Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 58)

Итак, согласно инфляционной модели, наша Вселенная возникла в момент t_пл , раздуваясь из одной-единственной причинно-связанной области размером r_пл = 10^-33 см. Означает ли это, что все пространство физического мира в этот момен т времени сводилось к столь ничтожной области? С точки зрения фридмановской космологии, в рамках закрытой модели дело обстояло бы именно так. Современная космология исходит из других представлений.

Согласно этим представлениям, извечно существует бесконечное (вообще говоря, многомерное) пространство, заполненное физическим вакуумом. В этой вечнокипящей субстанции (вакуумной пене) непрерывно происходят квантовые флуктуации, в результате которых могут рождаться трехмерные[145] планковские миры размером r_пл = 10^-33 см с плотностью ρ_пл ≈ 10⁹⁴ г/см³. Большая часть их из-за квантовых флуктуаций тут же (за время порядка 10^-44 с) возвращается в состояние пены. Но небольшая доля, в результате длинной цепочки случайных флуктуаций, приобретает плотность заметно отличающуюся от ρ_пл , (причем меньшую, чем ρ_пл). Такие «пузырьки» уже не могут вернуться в состояние исходной вакуумной пены. Они то и составляют зародыши будущих вселенных. Материя в них находится в вакуумно-подобном состоянии (ρ_вак >> ρ). Под действием сил гравитационного отталкивания они начинают раздуваться и после распада вакуумно-подобного состояния превращаются в горячие фридмановские вселенные. В одной из таких вселенных живем мы. Эту вселенную, в отличие от других, мы и называем нашей вселенной, или Вселенной с большой буквы (подобно тому, как это имеет место для галактик), а часть нашей Вселенной, охваченную астрономическими наблюдениями, мы по-прежнему, будем называть Метагалактикой.

Каждый из возникающих миров развивается из своей собственной причинно-связанной области. Между собой они никак не взаимодействуют, и это оправдывает название — вселенные. А как же тогда назвать совокупность всех этих вселенных и тот бесконечный в пространстве и времени Мир, из которого они возникают? Иногда этот мир также называют Вселенной (с большой буквы), но тогда возникает путаница с нашей Вселенной. Философы используют понятие «Универсум», а физики пользуются термином «Большая Вселенная» в отличие от мини-вселенных, к которым принадлежит и наша. Можно также называть этот Мир Физическим Миром, или, используя древнее название, — Физическим Космосом.

Подавляющая часть его находится в состоянии сверхплотного «кипящего» вакуума. Из него изредка отпочковываются «пузыри», которые развиваются в самостоятельные вселенные. Если возникающие таким образом вселенные являются замкнутыми, то по окончании стадии расширения они переходят в стадию сжатия и в конце ее, сжавшись до планковской плотности, возвращаются вновь в состояние вакуумной пены (сингулярное состояние), из которого рождаются новые вселенные. В этом смысле история каждой отдельной вселенной напоминает историю водяной капли, испарившейся с поверхности Океана. После долгих «странствий» капля-вселенная возвращается в Океан, гае она покоится в слитом состоянии, в неразрывном Единстве с другими каплями, до тех пор пока не придет срок нового путешествия, и она вновь не покинет порог родного Дома. «У такого мира в целом нет начала и не будет конца. Он вечен и юн одновременно. Это картина взрывающейся Вечности»[146].

Так современная космология вернулась к представлению о вечном и бесконечном Космосе. Когда было открыто расширение Метагалактики и построены первые космологические модели, показавшие, что расширению подвержено все теоретическое пространство Вселенной, которое может намного превосходить объем Метагалактики и быть даже бесконечным (в случае открытой модели) — возникло представление о конечной во времени Вселенной, расширяющейся из сингулярности. Причем в случае закрытой модели такая Вселенная (единственная в своем роде, тождественная всему существующему) оказывалась также конечной и в пространстве (хотя и беспредельной). Дальнейшее изучение эволюции ранней Вселенной и причин се расширения привело к описанной выше картине Космоса, в которой наша Вселенная является одной из многих, других вселенных, возникающих из вакуумной пены. Этот Космос не сводится ни к открытой, ни к закрытой модели, хотя содержит черты и той, и другой. Подобно открытой Вселенной, он пространственно бесконечен, но рождающиеся в нем вселенные могут быть пространственно конечны. Этот Космос существует вечно, а вселенные могут иметь свою конечную историю[147].

В какой мере нарисованная картина соответствует действительности? Поскольку мы приблизились к переднему краю науки, многие вопросы здесь остаются пока неразработанными, многие проблемы не решенными. Но общий контур картины представляется верным. По словам И. Л. Розенталя, этот контур предстает перед нами, «как абрис стройного здания, освещенного полыхающими отблесками далеких ночных зарниц»[148].

Позволим себе небольшое философское отступление. Одной из не вполне ясных проблем является природа физического вакуума, из которого возникает Вселенная. Вспомним, что вакуум представляет собой состояние материи, в котором постоянно рождаются и аннигилируют виртуальные частицы. Но откуда берутся эти частицы? Физики говорят, что — из «ничего». Поэтому они считают, что Вселенная также возникает из «ничего». Крупнейший советский физик и космолог академик Я. Б. Зельдович одну из своих последних статей так и назвал «Рождение Вселенной из “ничего”»[149]. Зельдович подчеркивает, что рождение замкнутого мира из «ничего» не противоречит закону сохранения энергии, поскольку масса вещества такого мира и связанная с нею положительная энергия полностью компенсируется отрицательной гравитационной энергией связи этой массы. Конечно, математически ноль всегда можно представить как сумму положительного и отрицательного количеств. Но физически очень трудно представить себе возникновение чего-либо из ничего. Касаясь этой проблемы, А. М. Мостепаненко замечает, что, когда говорят о возникновении Вселенной из ничего, то, «по сути дела, имеют в виду либо вакуум современной квантовой теории поля, либо еще более глубокий вакуум, природа которого еще не стала предметом изучения современной теории»[150].

Вернемся к виртуальным частицам. На их образование необходимо затратить определенную энергию. Считается, что она берется из «ничего». Физиков это не смущает, поскольку виртуальные частицы честно возвращают заимствованную ими энергию обратно в «ничто». Более того, физический «контролер» не успевает и принципиально не может успеть зафиксировать этот акт заимствования-отдачи энергии. Поэтому исходя из положения «не пойманный — не вор», он считает, что никаких «нарушений» не происходит. Но раз мы знаем о заимствовании энергии, мы должны поинтересоваться, откуда она берется. Невозможно получить что-то из ничего. Поэтому «за пределами» вакуума должно быть НЕЧТО, рождающее виртуальные частицы, НЕЧТО, откуда берется энергия, необходимая на их рождение, и куда она затем возвращается. Это НЕЧТО лежит вне пределов физической реальности, т. е. представляет собой состояние материи, не описываемое современными физическими теориями. Значит, вакуум можно определить как пограничное состояние материи, отделяющее физическую реальность от того мира, который лежит за ее пределами. Так как этот мир — вне физической реальности, то, с точки зрения физики (но только с этой точки зрения!), он, действительно, представляет собою ничто (физическое ничто), хотя и является вполне материальным. Возможность существования иных миров, сложенных из неизвестных нам видов материи, должна приниматься во внимание при обсуждении проблемы внеземного разума, ибо нельзя исключить того, что какие-то формы разумной жизни могут быть связаны с такими видами материи.

Теперь, познакомившись с представлениями о том, как рождаются и начинают расширяться вселенные, мы можем вернуться к нашей Вселенной, которую мы оставили в предыдущем пункте в предверии образования в ней сложной структуры.

2.2.4. Образование структуры Вселенной.

Согласно древним мифам, наш Мир произошел из Хаоса, т. е. из совершенно беспорядочной, бесформенной материи. Таково, в действительности, было вещество Вселенной, образовавшееся после ядерных реакций и рекомбинаций. Может ли бесструктурная материя сама из себя выделить определенные структуры? Современная наука о самоорганизации — синергетика отвечает на этот вопрос положительно. Самоорганизация это и есть появление макроскопически упорядоченных структур в первоначально бесструктурной среде. В результате самоорганизации система переходит из однородного бесструктурного состояния в неоднородное, обладающее определенной структурой («структурированное») состояние. Иными словами, она переходит от Беспорядка к Порядку, от Хаоса к Плану. Начальное и конечное состояния системы — устойчивые, а сам процесс перехода, процесс самоорганизации — существенно неравновесный. Он осуществляется благодаря тому, что в системе возникают микроскопические взаимодействия между частицами, в результате чего их движение становится взаимосогласованным. Таким образом, самоорганизация проявляется как согласованный коллективный процесс.