Хван М.П. Неистовая Вселенная: От Большого взрыва до ускоренного расширения, от кварков до суперструн
Подождите немного. Документ загружается.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
31
31
23 % соответственно; в-третьи х, бари онная м атерия как ядерное топ ли во в ядерном
реакторе в недрах звезд и грает и склю чи тельн о важ ную роль в эволю ции В селенной:
ж и знь звезды есть терм оядерны е реакции превращ ен и я водорода в гели й и т. д. В
этой связи м ы долж н ы учесть то важ н ое и сущ ествен н ое обстоятельство, связан н ое с
бари он н ой м атери ей, что в состав одной галакти ки входит более 100 м и ллиардов
звезд, как н аш е С олнце, в н едрах которого сгорает в ядерн ом котле еж есекун дн о 600
τ водорода. А в галакти ке работаю т более 100 м и лли ардов ядерн ы х реакторов, в
которы х в средн ем еж есекундн о сгорает более 1 000 τ водорода. А есть звезды более
м асси вн ы е, чем н аш е С олнце, м асса которы х п ревосходи т м ассу н аш ей рядовой
звезды в 100, 1 000 раз, и, следовательно, в этих звездах в 100 и в 1 000 раз больш е
сгорает водорода в одну секун ду.
Т акова вп ечатляю щ ая роль барион н ой м атерии в н аш ей В селен н ой , в целом
холодн ой : звезды не только «свечи » -и н ди каторы , освещ аю щ и е путь н аш его п ознан и я
косм ически х объектов во В селенной, н о и н езам ен и м ы е источн и ки теп ла, без
которого м ы , ж и вы е сущ ества, не только н е м огли бы м ы сли ть и пи сать об этом , н о и
просто сущ ествовать.
П о сущ еству м ы уж е начали рассм атри вать вторую кухню Г . Г ам ова п осле
Б ольш ого взры ва: вторая кухня — теплая кухн я как кухн я первичн ого нуклеосин теза,
изготовляю щ его легки е ядра водорода и гелия, дом и н и рую щ ая распространенн ость
которы х в плотн ости вещ ества (без учета частиц «тем ной м атерии », излучени я и т.
д.) во В селенн ой составляет соответственно 75 % и 23 % .
Значит, в горячей кухн е изготовляю тся сам ы е и зы ск ан н ы е блю да —
ф ун дам ен тальн ы е и элем ен тарны е частицы — кварки, лептон ы , а такж е адрон ы и
си лы , их связы ваю щ ие и орган и зую щ и е, — си льны е ц ветн ы е, си льны е адронн ы е,
электром агн и тн ы е и слабы е взаи м одействия. А грави тационн ы е си лы в м и ре
м и крочасти ц настолько слабы , что м ож но им и прен ебречь, хотя н а эн ергиях
план ковского м асш таба m
pl
=10
19
Г эВ появляется настоятельная необходи м ость учета
их, если стрем и м ся к супертеории всего сущ его.
Б ез горячей кухн и , где и зготовляю тся и зы скан н ы е блю да, невозм ож н о в теп лой
кухне осущ ествлен и е п ервичн ого син теза образовани я легки х ядер водорода и гели я,
являю щ ихся осн овн ы м ядерн ы м горю чи м для терм оядерн ы х реакц и й в н едрах звезд:
бари он н ая м атерия является основн ы м топ ливом для поддерж ан и я ж и зн и звезды . М ы
ниж е п ри исследовани и чер н ы х ды р уви дим , что ж и зн ь звезды определяется
еди н ством бари он н ой и «тем ной м атерии » как грави тационной ее м ассы : ж и знь
звезды — равн овесие м еж ду бари он н ой м атерией как и сточн и ком терм оядерны х
реакций в н едрах звезды и сж ати ем собственн ой гравитационной м ассы . Значит,
ж и знь звезды будет п родолж аться до тех пор, пока н е сгорит барионн ая м атери я как
топ ливо терм оядерн ы х реакц и й в ядерн ом котле в недрах звезды : как только
закон чи тся ядерн ое топ ли во в ядерн ом реакторе звезды , она, как ум ерш ая звезда, н е
сп особн а сопроти вляться сж ати ю своей собственной м ассы «тем н ой м атери и » и в
доли секун ды превращ ается в черн ую ды ру. В коллап си рую щ ей и вращ аю щ ей ся
черн ой ды ре вся бари онная м атери я во всех ликах и счезает, превращ аясь в одн у
грави тационную м ассу «тем ной м атерии »: барионная м атери я в черн ой ды ре
исчезает в си н гулярность как бескон ечность плотн ости «тем ной м атерии » как м ассы
грави тации и и скривлен и я пространства-врем ен и .
Т аки м образом , значени е изготовлен и я в теп лой кухн е легких ядер водорода и
гели я как барионной м атери и огром но: оно дает «ж и зн ь» звезде. А звезда — н е толь-
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
32
32
ко «свети льни к»-и н ди катор, освещ аю щ ий н ам путь позн ани я косм ических объектов
(таки м «свети льн и ком »-и н ди катором является красн ое см ещ ен и е спектральны х
лин и й ), но и отап ли ваю щ ие холодн ую В селенную ядерны е реакторы , п остроен н ы е
сам ой природой и рассы пан н ы е по всем у п ространству В селен н ой во всех ее
областях и уголках: только во всем м етагалакти ческом пространстве В селенн ой
построен о п риродой более 10
21
реакторов в соответствии с чи слом звезд — 10
21
.
Во-первы х, в н едрах звезды происходят терм оядерны е реакци и п ревращ ени я
водорода в гели й и т. д.; во-вторы х, в ее недрах, тем пература в которы х дости гает
десятков и сотен м и ллион ов градусов, происходят п остоян н ы е столкн овени я протон а
и электрон а, в результате чего образую тся нейтрон и нейтри н о, которое сразу ж е
поки дает звезду, захвати в часть ее эн ергии:
p + е --> n
0
+ v
c
.
А затем прои сходи т распад нейтрон а н а протон , электрон и электрон н ое
ан ти н ейтри но, которое сразу ж е п окидает звезду, ун ося часть энергии. А теп ерь
посм отри м более детальн о расп ад нейтрон а:
на ф ундам ен тальн ом уровне кваркового строен и я и структуры м атерии: н ейтрон
состои т и з трех кварков — n(u, d, d), а п ротон состои т и з трех других кварков — p(u,
u, d). П очем у нейтрон распадается н а п ротон, электрон и электронное ан ти н ейтри н о?
П отом у что н ейтрон состои т из более тяж елы х кварков — n(u, d, d), чем п ротон p(u,
u, d):
И з этого слабого расп ада н ейтрон а η м ы ви ди м , что электрон — е и электронн ое
ан ти н ейтри но образую тся за счет расп ада d-кварка в нейтрон е — n (u, d, d).
П очем у м ы в своей работе п и ш ем обо всем ?
Во-первы х, на соврем ен н ом уровн е разви ти я н ауки соверш енно невозм ож н о
объясн ени е и пони м ан и е косм ологи ческой п роблем ы расш и рен и я В селенн ой , ее
становлени я и эволю ции после Б ольш ого взры ва без астроф изики элем ентарны х
части ц : им ен н о астроф изика элем ен тарн ы х части ц н аполняется кон кретн ы м
содерж ан и ем (т. е. бари он н ой и «тем ной м атерией») в расш иряю щ ую ся В селен н ую :
Б ольш ой взры в как катастроф ически й процесс еди н ства ди версиф и кац и и (т. е.
разруш ени я) и инновац и и (т. е. сози дани я нового) — н ачало создани я м и ра
элем ентарн ы х части ц , ядер, атом ов, м олекул и т. д. и одн оврем ен н о «творени я»
В селенной и ее п ространствен н ой структуры в целом . Н ельзя п редставлять
сам ооргани заци ю м атери и только как рож дени е и ф орм ирование элем ен тарн ы х
части ц , атом ов, м олекул в п устой В селен н ой : н а сам ом деле сам п роцесс
сам ооргани заци и м атерии есть двуеди ны й процесс рож ден и я части ц м атерии и
сам остановлен и я В селенн ой в ее простран ствен н о -врем ен н ой косм ологи ческой
структуре. Р ож дени е частиц и си л, их связы ваю щ их, и становлен и е В селен н ой в
простран ствен н о-врем ен н ой разм ерн ости — двуедин ы й еди н оврем ен н ы й п роц есс:
расш ирен и е В селен н ой п осле Б ольш ого взры ва есть проц есс н ап олн ени я ее
рож даю щ им и ся ф ундам ен тальны м и и элем ентар н ы м и части ц ам и , ядрам и , атом ам и,
м олекулам и м атерии , которы е «изготовляю тся» в горячей кухне, теп лой и холодной
кухне.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
33
33
Во-вторы х, следует п одчеркнуть, что в лю бой строящ ейся н аучн ой теори и ,
отраж аю щ ей ф ундам ентальное строени е В селенной, начальны е усло ви я и осн овн ы е
их п арам етры , характери зую щ и е законы , п ри н ц и п ы разви тия В селенн ой , н е м огут
бы ть п роизвольны м и и случай н ы м и : значен и я как начальны х услови й , так и
осн овн ы х п арам етров — законов, принципов — долж н ы бы ть обоснованы . О ни не
долж ны бы ть ни прои звольн ы м и , н и случайны м и, н аоборот, он и долж ны бы ть во
взаи м осогласованн ом еди н стве: В селен н ая возникает с сам ого н ачала Б ольш ого
взры ва как еди н ая ц елостн ая суп ерсистем а, все элем енты , основны е и главн ы е части
которой долж н ы н аходи ться в си н хрони ческом взаим осогласовани и и единстве.
1. М ировы е константы — грави таци он н ая Н ью тон а g, скорость света Э й н ш тей н а с и
постоянная П ланка h — все уп акован ы и взаим осогласованы , что делает
начальны е услови я строго обоснованны м и.
2. Закон ы сохран ени я ф изики — им п ульса, м ом ента им п ульса и энерги и — в
природе так взаим осогласован ы объекти вн о, что н ельзя и х рассм атри вать
изоли рованн о.
3. П рин ц и п ы си м м етри и , однородности , и зотропн ости п ространства и одн ородн ости
врем ени в своей си н хронной совокупности служ ат осн овани ем сим м етри и
В селен н ой в целом .
Т аки м образом , м и ровы е п остоян н ы е, при н ц и п ы сим м етри и , закон ы сохранени я
так м еж ду собой в п ри роде упакован ы , что начальны е услови я В селенн ой делает
строго си н хронизированн ы м и : они не случай н ы и не произвольн ы , а строго
закон ом ерн ы во взаи м осогласован н ости и син хронности . В се это п роявляется в
целостном еди н стве В селенн ой как суп ерсистем ы .
Т аки м образом , горячая В селенн ая п осле Б ольш ого взры ва п одвергается
сам ооргани заци и в горячей кухн е, где изготовляю тся сам ы е и зы скан н ы ,
вы сококачественн ы е и эн ергетически н асы щ енны е блю да — ф ундам ен тальн ы е и
элем ентарн ы е части ц ы и силы , и х уп орядочи ваю щ и е, а затем в теплой кухн е
изготовляю тся легкие ядра в п роцессе п ерви чн ого н уклеосин теза, столь необходи м ы е
для терм оядерны х реакций в н едрах звезд.
К ак м ы уж е отм етили , терм оядерн ы е реакции п ревращ ен и я водорода в гели й , в
ходе которы х п роисходит слабы й распад нейтрон а на п ротон , электрон и электрон н ое
ан ти н ейтри но n — > ρ + е + , является основны м источн и ком теп ла, обогреваю щ его
наш у холодную в ц елом В селен н ую . Н аконец, когда наш а В селенн ая значи тельн о
похолодала, заработала третья холодная кухн я, где изготовляли сь и и зготовляю тся
атом ы и и з атом ов м олекулы , без которы х сам о сущ ествовани е ж и зн и н ем ы сли м о:
м олекулы как соеди н ен и е атом ов являю тся осн овой возн и кновен ия ж и зн и и
являю тся носи телям и ж изни . Ж и зн ь — это ф ункция деятельн ости м олекул. О днако
ж и знь — это н е просто совокуп н ость м олекул, а есть их дви ж ен и е: ж и зн и нет и не
м ож ет бы ть вн е дви ж ен и я м олекул как совокуп н ости атом ов. П оэтом у н астоящ им и
подлин н ы м вещ еством , творящ и м ж и зн ь, являю тся продукты , изготовляем ы е н а
третьей холодн ой кухн е — атом ы и м олекулы .
Н о это только возм ож н ость ж изн и , а не сам а ж изнь: атом ы и м олекулы ,
состоящ и е из атом ов, — это только возм ож н ость ж и зн и , а не сам а ж изн ь. С оеди н ени е
м олекул из атом ов из возм ож н ости превращ ается в действительность только п ри
определен н ы х сп ец и ф и чески х условиях разви тия В селенн ой :
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
34
34
1. О н а возм ож на только при расш и рени и и п охолодании: при коллап се и в горячей
В селенной исклю чена сам а возм ож ность ж изни.
2. Она возм ож на только при удалени и галакти к друг от друга и нахож дени и их на
больш их косм и чески х расстояни ях более 1 000 м илли он ов парсеков, и н аче п ри
сбли ж ени и и сли п ани и (т. е. коагуляц и и ) и х исклю чена ж и зн ь.
3. Звездн ая си стем а, как н аш а С олн ечн ая систем а, дол ж на бы ть образована и
находи ться не в цен тре галакти ки , а н а п ери ф ерий н ы х рукавах спи ральной ее
структуры : в ц ентре галакти ки обы чно сильная концен траци я эн ергии и ,
следовательно, супервы сокая тем п ература. В цен тре галакти ки расп олож ен ы
квазары (т. е. квази -звездны е объекты ) с ги гантской п лотностью м атери и и
кон ц ентраци ей суп ерэн ергии , п оэтом у вблизи квазаров и склю чена возм ож ность
ж и зни.
4. Д ля зарож дени я ж и зни и ее сущ ествован и я н еобходи м ы и склю чительно особы е
сп еци ф и чески е условия н а план ете: она долж на бы ть в определенн ой степ ени
«осты вш ей», а н е «горячей» сли ш ком , и бо бы ти е м олекул как соединен и е атом ов
возм ож но только в оп ределенн ы х пределах и гран и ц ах от плю с ты сячи градусов
до м инус 150-200: при более ни зкой тем пературе сначала «зам ораж иваю тся»
м олекулы , а затем ещ е п ри н и зкой тем пературе (-200° С ) и атом ы
«зам ораж и ваю тся». В эти х услови ях сн ачала перестает работать хи м и я ж и зн и ,
потом у что м олекулы находятся вне дви ж ени я в «зам орож ен н ом » состоян и и , а
затем и ф и зика ж изни п ри «зам орож ен н ом » состоян и и атом о в.
О дн и м словом , ж и знь как таковая возм ож н а, п отом у что н аш а В селенная
си м м етри чн а: она остается в целом во всех точках и во всех нап равлени ях и во все
м ом енты врем ен и и н вари антной , т. е. си м м етри чн ой : скорость расш и рен и я
В селенной остается более и ли м енее оди н аковой, неи зм енн ой и постоян ной; средняя
плотность косм ической м атери и (вещ ества и и злучени я) во В селенной п ока остается
одинаковой (без учета «тем ной м атери и ») и т. д.
И все-таки среди ф акторов косм и чески х, определяю щ и х услови я возм ож н ости
возни кновен и я и сущ ествовани я ж и зни, являю тся:
1. А си м м етри я м еж ду вещ еством и ан тивещ еством : при ан н и ги ляц и и частиц и
ан ти части ц абсолю тно исклю чена ж изнь.
2. Д ом инирован и е вещ ества над излучен и ем в 1 000 раз: при равенстве, т. е.
си м м етри и , вещ ества и и злучени я вряд ли возм ож н о возни кновени е и
сущ ествовани е ж изни . П оэтом у м ы п ри даем столь важ н ое значение «вы м ерзани ю
части ц » как отделени ю вещ ества от и злучен и я, т. е. «вы ходу» вещ ества и з
терм одинам и ческого равновесия п осле Б ольш ого взры ва и его отделен и ю от
излучени я: при ради ационн о-дом инан тн ой ф азе абсолю тн о и склю чена не только
возм ож ность ж и зн и , но и образован и е атом ов и м олекул, которы е образую тся
только при вещ ественн о -дом и н антн ой ф азе, когда В селенн ая значи тельн о
похолодала и ультрарелятивистские части ц ы стали н ереляти ви стски м и .
3. Н ачальны е услови я В селенной не являю тся и н е м огут бы ть п роизвольн ы м и и
случай н ы м и : Б ольш ой взры в, как м ы подчеркивали, двуеди н ы й п роц есс
диверсиф и кации и и н н оваци и : он есть п оэтом у ф азовы й переход как
кон версион н ы й процесс образован и я из «сгу стка» чудовищ ной концен траци и
энерги и ф ундам ен тальн ы х части ц — кварков и леп тон ов — и сил, их
связы ваю щ и х; затем происходи т кон версия кварков в адрон ы . П осле
«вы м ерзания» частиц прои сходи т анн и ги ляц и я
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
35
35
м еж ду электронам и и позитрон ам и и образуется «сгусток» кон ц ентраци и эн ерги и (т.
е. неки й ф айлбол), которы й м ож ет породить кварк и ан тикварк, которы е
кон версирую т в адрон ы :
Р и с. 1.3
а — стол кн о ве н и е эл е ктр она с по зи тр о н о м ;
6 — об р а зо вание ф айл б о л а Е ;
в — р о ж д е н и е из « сгустка» энергии ква р ка и а н ти ква р ка ;
г — ко н вер си я па р ы ква р ка и а н ти ква р ка в пи о н — π
С п раш ивается, весь этот п роц есс как ф азовы й проц есс ан н и ги ляц и и и конверси и
является ли случайны м и прои звольн ы м , и ли в этих начальны х услови ях рож дени я
при всех случай н остях хаотизаци и есть какая-то законом ерная н еобходи м ость,
строго определяю щ ая сим м етри ю В селен н ой в целом ?
Н а этот воп рос С . Х оки н г отвечает утверди тельн о в своей работе «Ч ерн ы е ды ры
и м олоды е В селен н ы е» (М ., 2001). О н отм ечает следую щ ие м ом енты :
1. Е сли разни ц а м асс протона и нейтрон а н е бы ла бы вдвое больш е м ассы электрон а,
то не бы ло бы основан и я сущ ествования хи м и и и биологи и : то, что эта разни ц а
м асс протона и нейтрон а в два раза больш е м ассы электрона, служ и т основан и ем
возни кновен и я атом ов и м олекул и, следовательно, хи м и и и би ологии.
2. Если бы грави тационная м асса п ротон а значи тельн о отли чалась от
дей ствительности , то невозм ож н о бы ло бы образован и е звезд, и бо до образовани я
звезд В селенная «захлебнулась», т. е. коллап сировала: грави тационная м асса (т. е.
«тем н ая м атерия») протон а составляет 10
-39
от м ассы п ротона. (Г рави тационн ая
м асса Зем ли к ее м ассе составляет 10
-9
, т. е. одн у м и лли ардн ую часть м ассы Зем ли,
а С олн ц а — 10
-6
, а у белы х карликов — 10
-4
.)
• Во-п ервы х, из этого ви ди м , н асколько слаба грави таци он н ая си ла п о сравнени ю с
си лам и бари он н ой м атерии . П оэтом у счи таю т, что в области ф и зи ки элем ен тарн ы х
части ц гравитаци он н ы й эф ф ект настолько слаб, что м ож но си лой грави тац и и
прен ебречь: 10
-39
грави тац и он н ой м ассы у п ротон а п о сравнени ю с его м ассой
бари он н ой.
• Во-вторы х, м ы ви ди м , что у элем ен тарн ы х частиц есть грави таци он н ая м асса, хотя
прен ебреж им о м ал эф ф ект ее вли яния: однако в план ковском м асш табе т
рl
=
10
19
Г эВ н еобходи м учет грави тационной силы , и н аче нем ы сли м о объеди н ени е всех
ти п ов взаи м одей стви й .
• В -третьих, п роблем а расп ада протон а — это проблем а н естабильности м атери и
вообщ е, а это п роблем а сам ого сущ ествовани я В селенн ой , и бо основны м
ком п он ентом вещ ества является протон, которы й вм есте с ней трон ом составляет
ядро
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
36
36
атом ов вещ ества. С рок ж изни п ротон а — 10 с. Д о сих п ор в м ногочи сленн ы х
эксперим ен тах во всех лаборатори ях м ира по детекти рован и ю п ротона н е обн аруж ен
ни оди н случай расп ада протон а, ибо сли ш ком слож ен и труден эксп ери м ен т для
обнаруж ени я расп ада п ротона. В одн ой тонн е вещ ества содерж и тся 10
29
протонов, из
которы х оди н распад осущ ествляется в десятилетие.
Т аковы н ачальн ы е услови я В селенн ой (только некоторы е), которы е оп ределяю т
си м м етри ю В селенн ой , точн ее, служ ат основой оди н аковой В селенн ой , где м ы н а
м алю сеньком клочке Зем ли сущ ествуем , н е всегда раздум ы вая и разм ы ш л яя о
м и роздан и и наш ей В селенн ой .
Р ож ден и е В сел ен н ой к ак бар и он н ой м атер и и
С п роблем ой син гулярн ости как начала всех начал Б ольш ого взры ва связан ы все
три ф ун дам ен тальны е парам етры эволю ц и и В селен н ой :
1) косм ологи ческий м асш табны й ф актор R(t) как м етри ка расш иряю щ ей ся
В селенной;
2) кри ви зн а п ространства-врем ени : К = 0, К < 1 и К >1;
3) Ω — п лотн ость м атери и во В селен н ой : Ω = 1 , Ω < 1 И Ω > 1 .
П оэтом у м ы считаем , что проблем а и зн ачальн ой син гулярн ости Б ольш ого
взры ва — клю чевая ф и лософ ская п роблем а всей соврем ен н ой косм ологи и и
астроф изики элем ентарны х части ц .
Е стественно, здесь возни кает сам ы й перви чн ы й и сам ы й ф ундам ен тальн ы й
вопрос о рож ден и и В селен н ой в результате Б ольш ого взры ва. Р ож дени е В селенной
есть одноврем ен н ое рож ден и е вещ ества, излучени я и си л, и х связы ваю щ их, и
простран ства-врем ен и , без чего абсолю тн о н ем ы сли м ы н и рож дение м атерии (т. е.
вещ ества и и злучени я), н и рож ден и е их связы ваю щ их си л взаим одей ствий.
Во-первы х, рож ден и е элем ентарны х части ц (кварки и лептон ы ) и и злучени я
(ф отон ы ) в радиац и онно-дом инан тной ф азе — рож дение косм и ческого
происхож ден и я; соверш енно и логически, и ф изически -реальн о очевидно, что
первон ачально м атери я до Б ольш ого взры ва находилась в гипер -суп ерп лотном
состоянии в си н гулярной бескон ечности. П оэтом у Б ольш ой взры в как
катастроф ический чудови щ ной силы взры в есть м ехани зм превращ ен и я черн ой ды ры
в белую ды ру, т. е. коллап са в реколлап с: белая ды ра как реколлапс — рож ден и е и
расш ирен и е В селенн ой .
Д ля ф илософ и и абсолю тн о неваж н о: какова конкретн ая ф орм а син гулярн ости
как и зн ачальн ой бескон ечн ой плотности м атерии (то ли Д ао, то ли Ш ун ьята,
перви чн ы й атом Л ем етра, то ли м акси м ум энтропии П ригож и н а, то ли вакуум А н ана
Г ута и т. д.).
Во-вторы х, соверш енно очевидн о сущ ествован и е в син гулярности одной
ф ун дам ен тальн ой суперсилы , которая реально расщ епляется в ходе Б ольш ого взры ва
как м ехани зм а п ревращ ен и я и раскалы вани я еди н ой суп ерсилы си н гулярности:
еди н ая суперсила (возм ож но, она есть суп ерструнн ая си ла) в белой ды ре
расщ еп ляется и раскалы вается н а м н ож ество сил в соответствии с ти п ам и
элем ентарн ы х частиц.
Значит, роль белой ды ры , м ехани зм ом которой является Б ольш ой взры в,
заклю чается в рож дени и м н ож ества из еди н ого: белая ды ра как рож ден и е и
расш ирен и е В селенной есть сам опорож ден и е м атерии , сам ооргани заци я и сам о
структурирован и е части ц и си л.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
37
37
В -третьих, с бесконечной си н гулярной искривлен н остью простран ства-врем ен и
ан алоги чн ая теоретико-ф илософ ская ситуаци я: в белой ды ре и п ространство -врем я
расш иряется в соответстви и с расш ирени ем В селенн ой .
В спом н и м , что бескон ечн ое и скривлен и е пространства-врем ен и — чудови щ ная
си ла отталкивани я: оп ять ж е м ы види м , что сингулярн ость — еди н ство коллап са и
ре-коллапса, т. е. чудови щ ной си лы грави тационного п ри тяж ени я и чудовищ н ой
си лы гравитац и онного отталкивани я (м ож ет бы ть, эта сила отталкиван и я — «тем н ая
м атерия»).
П роблем а рож ден и я В селен н ой — одн а из сам ы х ц ентральн ы х п роблем
ф и лософ и и В селен н ой , ибо она вклю чает в себя, во -п ервы х, проблем у н ачала всех
начал В селен н ой ; во-вторы х, вопрос о том , как происходит рож ден и е В селенн ой и з
начала всех начал; в-третьи х, каково содерж ани е рож даю щ ей ся В селенн ой . М ы пока
огран и чи м ся с рассм отрен и ем эти х вопросов, что бы ло в сам ом н ачале рож дени я, как
рож дается она и каково ее строени е.
П ервы й вопрос — сам ы й трудны й и слож н ы й: сущ ествую т сам ы е различны е
косм ологи ческие м одели о н ачале В селен н ой — м одель горячей В селен н ой Г .
Г ам ова; м одель ви ртуального кван тового вакуум а А лан а Г ута (т. е. так назы ваем ая
инф ляционная м одель); м одель первичного атом а Л ем етра; эн троп и й н ая м одель
косм ологи и И . П ригож и н а, хаоти ческая косм ология А ндрея Л и н де и т. д.
В ц елом в соврем ен н ой косм ологи и сущ ествую т две соперн и чаю щ ие
косм ологи ческие м одели о начале В селенн ой :
1. С ингулярн ы е косм ологические м одели о начале В селенной, в которы х
си н гулярность как бесконечность плотн ости м атерии (т. е. м ассы и , следовательно,
энерги и ) и и скри влен и я пространства-врем ени рассм атри вается как н ачало
рож ден и я В селенн ой .
2. Н еси н гулярн ы е косм ологи чески е м одели о начале рож дени я В селенн ой , в которы х
за н ачало п риним ается виртуальны й квантовы й вакуум , как в и н ф ляци он н ой
м одели А лан а Г ута, или н али чи е и зн ачально во В селенн ой «тем н ой м атери и ».
К он ц еп ц и я изначального сущ ествовани я во В селенн ой «тем н ой м атери и»
представляет собой н е только в ф илософ ском п лан е, но и преж де всего в
кон кретн ом ф и зико -косм ологи ческом плане ф ун дам ентальную м етодологи ческую
предп осы лку для рац и он ального реш ени я м н оги х трудностей, встаю щ и х в
соврем ен н ой ф изи ческой косм ологии: к этим трудн остям отн осятся п роблем а
соотн ош ения бари он н ой и «тем н ой м атери и » во В селенной, п роблем а зам кнутой
В селенной, п роблем а необходим ости объясн ени я галакти чески х ротаци он н ы х
кри вы х и т. д. О дним словом , в соврем енн ой ф и зической косм ологи и и
астроф изике элем ен тарн ы х части ц им еется ряд ф ундам ен тальн ы х трудностей как
научно-теорети ческого, так и ф и лософ ско-м ировоззренческого порядка, которы е в
принципе не м огут бы ть реш ен ы и преодолен ы без ф илософ ско -косм ологическо-
ф и зи ческого допущ ени я изн ачальн ого сущ ествовани я во В селенн ой «тем ной
м атерии» и без введен и я в соврем енн ое ф и зи ко-косм ологи ческое исследован ие
этой «тем ной м атери и », составляю щ ей более 80 % всей косм ической м атери и во
В селенной, а остальн ое — 20 % барионн ой м атери и . П оэтом у м ы считаем , что
проблем а «тем ной м атери и » так или и н аче им еет ф ун дам ен тальн ую теоретико -
м етодологи ческую зн ачи м ость для реш ен и я кон кретны х ф и зи к о-косм ологи чески х
проблем , так и проблем ф и лософ ско-м ировоззренческого порядка: «тем ная
м атерия» м ож ет стать и долж на стать общ им и сследовательски м полигон ом для
ещ е более
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
38
38
тесного еди н ени я косм ологи и , ф и зики и ф и лософ и и . И м ен н о п оэтом у в наш ей работе
ниж е особо будем останавли ваться на проблем е ф илософ ии «тем н ой м атерии» и
бари он н ой м атерии как эпи стем ологических ин ди каторов В селен н ой.
В связи с рассм отрен и ем «несин гулярны х косм ологически м оделей » о н ачале
В селенной н ельзя обой ти и н ф ляци он н ую м одель А л ан а Г ута, в которой за н ачало
приним ается ви ртуальны й квантовы й вакуум . В о -п ервы х, ф изический вакуум , в
отличие от ф илософ ского, м и ф ологического или религи озного, — не абсолю тн ая
пустота, а ф изическая реальность с н енулевой эн ергией : следует особо п одчеркн уть,
что в м ире нет и не м ож ет бы ть ничего без эн ергии, следовательно, м ассы . М атери я в
кон ечн ом субстан ц и ональном н ачале ф и зи ческой реальности своди м а к эн ерги и и ,
следовательно, м ассе: без этих двух ф ун дам ен тальны х (т. е. н еун и чтож аю щ их и
неи счезаю щ и х) н ачал в ф и зи ческом м и ре н ет м атерии. Н аш е утверж дени е м ноги м
ф и лософ ам -ф изикам покаж ется сли ш ком категоричн ы м и п отом у абсурдн ы м с точки
зрен и я общ еприн ятого ф и лософ ского м ы ш лени я. Н о ф акт остается ф актом : в
си н гулярности в черн ы х ды рах нет н и чего м атери альн ого, кром е грави тационн ой
м ассы и, следовательно, эн ергии: коллап с в черн ой ды ре все превращ ает в одн у
грави тационную м ассу и , следовательно, эн ергию . В о -вторы х, п он яти е
виртуальности требует более глубокого ф илософ ского осм ы слени я: виртуальны й м и р
не м енее богат, слож ен и глубок, чем м ир н ам известн ы х элем ентарны х частиц ,
атом ов и т. д. В конечном счете, м и р части ц и си л как структурирован н ы й м ир бы ти я
возни кает из виртуального м и ра м атери и : м атери я сам оосущ ествляется (т. е.
сам осохраняется и сам ооргани зуется) в ф изической реальн ости как актуальн ой
осущ ествленн ости : виртуальность м атери и станови тся ф и зической реальн остью
готовы х части ц и си л, как отм ечает великий ф и зи к А н тон и о Д зи ки ки — оди н из
руководителей в Ц Е Р Н е, в Ж еневе, — в результате воспрои зводим ого экспери м ен та.
В се реальн ы е готовы е частиц ы и си лы возникаю т из ви ртуальности в кон ечном счете
и п ревращ аю тся в ви ртуальность: ви ртуальны е процессы , как отм ечает А . Д зи кики в
своей кни ге «Т ворчество в н ауке» (М ., 2001), — такая ж е реальн ость, как наш а
жизнь, потом у что он а абсолю тн о воспроизводи м а в эксперим ен тах.
Н аконец , в-третьи х, в и н ф ляционной м одели А лана Г ута сущ ностн ая п ри рода
вакуум ной виртуальности — кван товая при рода: кван товая сущ ностная природа —
природа абсолю тного бесп окойства, ф луктуац и и и случай н остей; ген ерац и и
бесконечн ого м н ож ественн ого рож дени я и уничтож ени я всего сущ его; абсолю тной
бы стротечн ости этого рож дени я и уни чтож ен и я всего сущ его: из виртуальности — в
реальность и и з реальности сн ова в ви ртуальность.
О дн и м словом , квантовая сущ н остная природа заклю чается не столько в
ставш ем , сколько в становлени и : всеобщ ее становлени е всего сущ его из
виртуальности в реальность и, наоборот, из реальности — в ви ртуальность.
И м енн о на этих трех ки тах — ви ртуальность, вакуум с н ен улевой эн ергией и
квантованн ость — зиж дется инф ляц и он н ая м одель о начале В селен н ой А лана Г ута.
Н и ж е м ы более п одробно остановим ся на ф илософ и и идеи и н ф ляци и .
Г ам овская м одель горячей В селен н ой — это м одель рож дени я В селен н ой как
суп ерсистем ы бари он н ой м атери и :
1) изначальн ы м н ачалом является сверхгорячая и сверхплотн ая В селен н ая;
2) ф ун дам ен тальн ы м закон ом ерн ы м м ехани зм ом рож ден и я В селенн ой является
Б ольш ой взры в (Big bang);
3) вселенн ая консти туи руется как целостн ая суп ерсистем а после Б ольш ого взры ва.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
39
39
Б ольш ой взры в как катастр оф а есть проти воречи вы й проц есс единства
диверсиф и кации и и н н оваци и : одноврем енн о процесс катастроф и ческого разруш ен и я
суп ергорячей и суп ерп лотн ой В селен н ой как си стем ы и катастроф ического
сози дан и я н овой В селенн ой как суперси стем ы . О н а является биф уркаци ей : во-
первы х, биф уркация — точка н еустой чи вости состояния си стем ы ; во -вторы х,
биф уркац и я как сим м етри чн ое состояни е — абсолю тн о нен адеж н ое; в-третьи х,
причин ой ее катастроф ической диверси ф и кац и и и и н н оваци и м ож ет бы ть
случай н ость, т. е. ф луктуаци я; в-четверты х, систем а в состоян и и би ф уркации
обладает м ногоканальностью своей эволю ци и .
Р ож ден и е В селен н ой в п ервы е м илли ардны е доли секун ды п осле Б ольш ого
взры ва — проц есс сам ооргани заци и В селенн ой в качестве бари он н ой м атери и :
становлени е В селенн ой как сам оорган изую щ ейся суп ерсистем ы — результат
сам ооргани заци и и сам опорож дени я барионной м атери и в качестве элем ен тарн ы х
части ц (кварки , леп тон ы , н ей три н о, ф отон ы и т. д.) и си л, и х связы ваю щ и х, —
си льны х ядерны х, слабы х ядерны х и электром агн и тны х. (П ока м ы н е касаем ся си лы
грави тации и «тем ной м атери и », ни ж е о ни х более конкретн о и подробн о пойдет
речь.)
Ц елесообразно расш ирен и е В селен н ой делить на три ф азы :
1) ради аци он н о-дом и н антн ая ф аза;
2) вещ ественн о -дом и н антн ая ф аза;
3) галакти ко-дом инан тная ф аза — ф аза дом и н и ровани я «тем ной м атери и », скры той ,
неви ди м ой.
С н ачала м ы рассм отрим радиаци он н о -дом инан тн ую ф азу как ф азу
сам ооргани заци и бари он н ой м атери и .
Г и ган тском у Б ольш ом у взры ву как един оврем ен ном у процессу ди версиф и кац и и
и ин н оваци и подвергается эта суп ергорячая и суперплотн ая В селен н ая Г ам ова. В о-
первы х, Б ольш ой взры в — гиган тски й реколлапс, которы й разруш ает бесконечн ую
плотность м атери и (т. е. м ассы и эн ергии): происходи т возрастани е эн троп и и , т. е.
рассеян и е эн ерги и и, следовательно, пон и ж ен и е качества энерги и , увели чен и е
неоп ределен н ости и хаоса: Б ольш ой взры в как реколлап с рассеяния эн ергии есть
гиган тски й ультрареляти ви стски й п роц есс хаоти зац и и м атери и , т. е. м ассы и энерги и .
К он ц еп ц и я сам оорган и зац и и м атери и сам а п о себе будет бессодерж ательны м
поняти ем , если м ы не бу дем ее и н терпрети ровать и п оним ать в духе п ри гож и н ского
поняти я «дисси п ативн ы е структуры » (ди ссипац и я — рассеян и е эн ергии ):
диссип ативны е структуры — такие структуры , которы е обладаю т способн остью (т. е.
свой ством ) использовать рассеян н ую эн ергию (т. е. хаос) для сам ооргани заци и
си стем ы , ее упорядочивани я и соверш енствовани я. Д и сси п ати вн ы е структуры (как
ж и вы е, так и н еж ивы е) — структуры , превращ аю щ ие хаос в п орядок: структуры ,
творящ и е и з хаоса уп орядоченн ы е и вы сокооргани зованн ы е систем ы , —
диссип ативны е.
П очем у им енн о и з хаоса (т. е. м атерия в состоян и и хаоти заци и ) образую тся и
возни каю т упорядочен н ы е и вы сокооргани зованн ы е структуры ? О твет н а этот
вопрос м ы н аходи м в работах И . П ригож и н а: в н еравновесн ом состоянии, т. е.
состоянии хаоти зац и и , м атери я «пр обуж дается» к акти вн ости. И ны м и словам и , в
равн овесн ом состоянии м атери я, как отм ечает И . П ригож и н , «слеп а», и н ертна,
пассивна, а в неравновесн ом состоянии (т. е. хаоти заци и ) она «пробуж дается»,
становится активн ой и деятельной. И м ен н о п оэтом у хаос (хаотизац и я м атерии ) —
начало творен и я и сози дани я.
И так, хаос как ф илософ ская категори я, связан н ая с неравновесностью ,
неустой чи востью , нели н ейн остью , случай н остью , ф луктуац и ей и т. д., вы полняет
сози да-
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
40
40
тельную , кон структивн ую , структурообразую щ ую и си стем ообразую щ ую ф ун кц и ю ,
а не только н егати вн ую , отри ц ательную , деструктивн ую ф ун кц и ю . П оэтом у
м етодолого-эп и стем ологическая значи м ость категории хаоса, как и други х
вы ш еперечи сленн ы х и с н ею связан н ы х категори й , огром н а в соврем ен н ом научном
(п реж де всего естественн о-научн ом ) м ы ш лен и и и позн ан и и : из хаоса м атери и (т. е.
м ассы и эн ерги и ) в результате Б ольш ого взры ва рож дается н аш а В селенн ая.
П оэтом у эн тропийная косм ологи я И . П ригож ин а н и сколько не проти воречи т и
не м ож ет проти воречи ть стандартн ой косм ологическо й м одели Б ольш ого взры ва Г .
Г ам ова, н аоборот, она в конц ептуальном отнош ен и и сущ ественн ы м образом ее
дополняет. А что касается ф и лософ ско-м и ровоззрен ческой значи м ости эн троп и й н ой
косм ологи и И . П ригож ин а, то она, несом н ен н о, вы даю щ и й ся вклад в ф илософ и ю , а
не только в науку.
Д ля ф и лософ ского ан али за проблем ы рож ден и я бари он н ой м атерии после
Б ольш ого взры ва целесообразно и рац и он ально дели ть всю ради аци он н о -
дом и н антн ую ф азу как ф азу образовани я бари он н ой м атерии на три стадии:
• 1-я стади я после Б ольш ого взры ва — стадия бы ти я м атерии в терм один ам и ческом
равн овеси и ;
• 2-я стадия — стадия «вы м ерзани я» частиц и си л, их связы ваю щ и х;
• 3-я стадия — стади я кварк-адрон н ого ф азового перехода как конверси и (т. е.
превращ ения) кварков в адрон ы как частиц ы си льно -ядерн о-взаим одействую щ и е.
Д ля барионной м атерии и ее силы сам ы м сущ ественны м и оп ределяю щ им ее
природу являю тся адрон ы , в состав и структуру которы х входят цветны е кварки :
им ен н о отн ы не природу бари он н ой м атери и и си лу, ее связы ваю щ ую , оп ределяю т не
адрон ы сам и по себе, а цветн ы е кварки.
Н а первой стади и , т. е. м и ллиардны е доли секунды после Б ольш ого взры ва,
м атерия н аходи лась в состоянии терм оди н ам ического равн овесия: она сущ ествовала
в ви де ви ртуально-п лазм енн ой см еси. В этом состоянии (т. е. тем п ература в
м и ллиарды м и ллиардов градусов — 10
13
К ) не м огло и дти речи о сущ ествовани и
готового вещ ества в виде элем ентарны х части ц : части ц и си л, их связы ваю щ их, н а
первой стадии терм один ам ического равновесия н ет и н е м ож ет бы ть: они возн и каю т
только н а второй стадии «вы м ерзан и я», т. е. катастроф ического п он и ж ени я
тем пературы и наступ лен и я п охолодани я при Т = 10
11
К.
Б ольш ой взры в как реколлапс — расш ирени е В селенн ой , которое
соп ровож дается резким катастроф и чески м п он и ж ени ем тем пературы , т. е.
похолодан и ем : части ц ы и силы , их связы ваю щ ие, возн и каю т на более поздни х
стадиях п охолодани я рож даю щ ей ся В селенн ой .
1. Н а п ервой стадии радиаци он н о -дом инан тн ой ф азы в состоян и и
терм одинам и ческого равн овесия в м илли арды м и ллиардов Т = 10
13
К вещ ество н е
м огло сущ ествовать: оно н аходи лось в ви де вещ ествен н ости в п ари тетн ом , т. е.
равн ом , состоян и и с излучени ем , как отм ечаю т ф изики -специ али сты и
грави тационисты (С . В ай н берг, Г . В . К лайдер -К лайн гротхауз, К . Ц ю бер, А . В .
Захаров и др.). В и ди м о, вещ ественность и и злучение в состоянии
терм одинам и ческого равновесия Т = 10
13
К находились в нераздели м ом и
неразли чим ом един стве виртуально -плазм ен н ой см еси: п ри резком
катастроф ическом расш ирен и и В селенн ой и ее п охолодан и и п роисходит
отделени е вещ ества от и злучени я.