Почему существует Вселенная? Философ и писатель Джим Холт о тайнах бытия
Почему существует мир, почему в нём есть мы, почему вообще что-то есть вместо пустоты? Артур Шопенгауэр сказал, что те, кому неинтересен вопрос бытия, страдают слабоумием. Довольно категоричное заявление, но нас-то вопрос интересует, так ведь?
Философ и писатель Джим Холт, задумавшись над этой задачей, рассмотрел различные варианты ответов, составил уравнения, разоблачил элегантную Вселенную и рассказал о плюсах и минусах посредственной реальности. О своих выводах он рассказал на конференции TED.
Выступление Джима Холта с лекцией «Почему существует Вселенная?» с русскими субтитрами (ниже стенограмма):
Почему существует Вселенная? Почему. Ладно, ладно. Это же загадка мироздания. Давайте посерьёзнее. Почему существует мир, почему в нём есть мы, почему вообще что-то есть вместо пустоты? Это же наиглавнейшее «почему».
Я буду говорить о тайне бытия, о загадке бытия, о том, к чему мы в этом вопросе пришли, и почему вам должно быть не всё равно, – ведь вам не всё равно, я надеюсь. Философ Артур Шопенгауэр сказал, что те, кому не интересен вопрос бытия, вопрос мирового бытия, страдают слабоумием. Довольно сурово, но тем не менее. Это называют самой величайшей и грандиозной тайной, самым глубоким и масштабным вопросом, стоящим перед нами. Над ним бились великие мыслители. Людвиг Витгенштейн, возможно, величайший философ XX века, был поражён тем, что мир вообще существует. В своём «Логико-Философском Трактате», в положении 6.44, он писал: «Мистическое не то, как мир есть, но то, что он есть». Если вам не нравятся сентенции философов, возьмите учёного. Джон Арчибальд Уилер, один из величайших физиков XX века, научный руководитель Ричарда Фейнмана, создатель термина «чёрная дыра», сказал: «Я хочу знать, почему квант, почему Вселенная, почему бытие?» А мой друг Мартин Эмис – простите, я сегодня буду часто бросаться громкими именами, придётся вам привыкнуть – так вот, мой добрый друг Мартин Эмис сказал однажды, что нам понадобится ещё пять Эйнштейнов для разгадки тайны происхождения Вселенной. Не сомневаюсь, что среди вас сегодня есть пять Эйнштейнов. Есть хоть один? Отзовитесь. Нет? Никого? Ну ладно.
Вопросом, почему существует нечто вместо ничто, – этим великим вопросом – стали задаваться довольно поздно в истории философской мысли. В конце XVII века его задал философ Лейбниц. Лейбниц – умный парень, придумавший математический анализ независимо от Ньютона и практически одновременно с ним. Но для Лейбница ответ на этот вопрос не был великой загадкой. Он либо притворялся, либо действительно был ортодоксальным христианином в своих взглядах на метафизику. Он сказал, что причина существования мира очевидна: его создал Бог. А Бог творил из ничего. Настолько уж он всемогущ. Ему не нужны никакие подручные материалы для такого созидания. Он может сотворить мир из пустого места, совсем из ничего. Кстати сказать, именно в это сегодня верят большинство американцев. Для них нет загадки бытия. Всё сделал Бог.
Давайте составим уравнение. У меня нет слайдов, поэтому я всё буду изображать руками. Включите фантазию. Итак, Бог + ничто = мир. Так? Вот такое уравнение. Возможно, вы не верите в Бога. Может быть, вы научный атеист или ненаучный атеист, и вы не верите в Бога, и вам это не нравится. Кстати, даже с этим уравнением, Бог + ничто = мир, у нас уже возникает проблема. Почему есть Бог? Существование Бога нельзя объяснить логически, если вы не сторонник онтологического аргумента, а я надеюсь, что нет, так как он нас не устраивает. Вероятно, если бы Бог существовал, он бы подумал: «Я вечен, я всемогущ, но откуда же я взялся?» Отколь же я? Бог ведь изъясняется более возвышенно. По одной версии, Богу так наскучило размышлять над загадкой своего бытия, что он сотворил мир, чтобы как-то отвлечься. Хорошо, давайте забудем о Боге. Уберём Бога из уравнения: _________ + ничто = мир. Если вы буддист, на этом можно остановиться, потому что вы получаете ничто = мир, что тождественно мир = ничто. Верно? Для буддиста мир – одно сплошное ничто. Большая космическая пустота. Нам же кажется, что есть нечто, но только потому, что мы рабы своих желаний. Если мы отпустим свои желания, мы увидим истинный мир – пустоту, ничто. Мы погрузимся в блаженную нирвану, которую определяют так: «жить ровно настолько, чтобы наслаждаться нежизнью».
Это представления буддистов. Но я человек западный, поэтому меня волнует загадка бытия, и поэтому у меня ______ + – сейчас всё станет серьёзно – _______ + ничто = мир. Что вместо пробела? Как насчёт науки? Наука – наш лучший проводник в природу реальности, а самая фундаментальная из наук – физика. Она раскрывает нам реальность, показывает нам то, что я называю истинным и наивысшим содержимым Вселенной. Может быть, физики заполнят этот пробел? И действительно, примерно с конца 60-х или где-то в 1970 году физики задались целью дать чисто научное объяснение тому, как Вселенная вдруг появилась на пустом месте, из квантовой флуктуации вакуума. Один из этих физиков – Стивен Хокинг, чуть позднее был Александр Виленкин. Эти изыскания были популяризованы другим прекрасным физиком и моим другом Лоуренсом Крауссом, написавшим книгу «Вселенная из ничего». Лоуренс считает, что у него получилось. Он, кстати, воинствующий атеист, и Бога он со сцены убрал совсем. Законы теории квантового поля – последнее достижение физики – показывают, как из пустоты, в отсутствие пространства, времени, материи, может зародиться крупица ложного вакуума и посредством чудесного расширения взорваться и превратиться в огромный и разнообразный космос, который нас окружает.
Что ж, это весьма оригинальный сценарий. Очень умозрительный. Захватывающий. Но я в нём вижу большую проблему, она состоит вот в чём: этот взгляд псевдорелигиозен. Лоуренс считает себя атеистом, но он всё ещё в плену религиозного мировоззрения. Законы физики для него как божьи заповеди. Законы теории квантового поля – как изречение «Да будет свет». Они имеют некую онтологическую силу, или власть, наделяющую их способностью сотворить бездну, наполненную материей. Они могут создать мир из ничего. Но это очень примитивный взгляд на сущность законов физики, да? Нам известно, что физические законы – обобщённые описания структур и закономерностей мира. Они не существуют вне этого мира. У них нет собственной сущности. Они не могут сотворить мир из ничего. Это очень примитивный взгляд на научные законы. И если вы не верите мне, послушайте Стивена Хокинга, который предложил самодостаточную модель космоса, не требующую внешнего источника или создателя. И даже предложив эту модель, Хокинг признавал, что он всё ещё в тупике. Он сказал, что эта модель – всего лишь уравнения. Что вдыхает жизнь в уравнения и создаёт описываемый ими мир? Он терялся в догадках. Сами уравнения не творят волшебства, не могут разрешить загадку бытия. К тому же, даже если законы и могли бы это сделать, почему именно эти законы? Почему теория квантового поля должна описывать Вселенную с помощью набора полей, частиц и так далее? Почему не какие-нибудь другие законы? Существует огромное множество законов, подходящих математически. Зачем вообще законы? Почему не обойтись одной пустотой?
Верите или нет, над этой проблемой бьются склонные к размышлениям физики, и на данный момент они склоняются к метафизике. Возможно, система законов, описывающих Вселенную, – это система законов, которая описывает одну часть реальности. Может быть, любой подходящий набор законов описывает другую часть реальности. Фактически, всевозможные физические миры существуют на самом деле, они есть. Мы видим всего лишь крошечную часть реальности, описываемую законами теории квантового поля, но есть множество других миров, реальность, которая описывается совершенно непохожими теориями, невообразимо отличающимися и непостижимо причудливыми. Стивен Вайнберг, основатель стандартной модели физики элементарных частиц, тоже носился с идеей о том, что существуют всевозможные другие реальности. Физик из молодого поколения Макс Тегмарк считает, что существуют всевозможные математические структуры, а математическая сущность – то же самое, что и физическая сущность. Есть чрезвычайно разнообразная мультивселенная, заключающая в себе всё, что логически вероятно.
Обращаясь к такому метафизическому подходу, эти физики и философы возвращаются к очень старой идее, высказанной ещё Платоном. Это принцип полноты, или изобилия, великая цепь бытия: реальность полна настолько, насколько это возможно. Она так удалена от небытия, как это только возможно.
Итак, у нас есть две противоположности. С одной стороны, небытие, с другой – реальность, вмещающая все возможные миры. Всеобъемлющая реальность и небытие, самая простая реальность. Что лежит между этими двумя крайностями? Всевозможные промежуточные реальности, включающие одно и исключающие другое. Одна из промежуточных реальностей, скажем, самая элегантная математически, исключает всё неидеальное, всю безобразную асимметрию и тому подобное. Некоторые физики скажут вам, что мы живём в самой элегантной реальности. Думаю, в зале находится Брайан Грин, который написал книгу «Элегантная Вселенная». Он утверждает, что наша Вселенная математически очень элегантна. Не верьте ему. Это тщетная надежда. Жаль, что это не так. Недавно он признался мне, что Вселенная-то на самом деле скверная. Она бездарно сконструирована, в ней слишком много произвольных постоянных взаимодействия, отношений масс, избыточное число семейств элементарных частиц, и что, чёрт возьми, такое эта тёмная энергия? Это ерунда на палочке какая-то, а не элегантная Вселенная. А ещё есть лучший из всех миров, с этической точки зрения. Здесь посерьёзнее. В этом мире разумные существа не страдают напрасно, там нет таких вещей, как рак у детей или Холокост. Это этическая концепция. Между ничем и самой полной реальностью существуют особенные реальности. Ничто тоже особенно. Самая простая реальность. Есть самая элегантная реальность. Она тоже особенная. Самая всеобъемлющая реальность – особенная.
Про что мы ещё не сказали? Есть также просто жалкие, заурядные реальности, которые ничем не примечательны и вроде как случайны. Они бесконечно далеки от пустоты, и совершенно недотягивают до всеобъемлющей полноты. Это смешение хаоса и порядка, математической элегантности и безобразия. Я бы описал такие реальности как бесконечный, посредственный, недоделанный бардак, усреднённую реальность, что-то вроде космической свалки. Существует ли в этих реальностях некое божество? Возможно. Но это не идеальное божество, как в традиции иудеохристианства. Это божество не всеблагое и не всесильное. Наоборот, оно может быть совершенно зловредным, но могущественным только на 80%, что в общем-то отражает окружающий нас мир. Я предлагаю считать, что разгадка тайны бытия в том, что реальность, в которой мы существуем, – одна из посредственных реальностей. Реальность должна быть хоть какой-нибудь. Она может оказаться ничем, или всем, или чем-то посередине. Если у неё есть какая-то особенность, например, элегантность, полнота или простота, как у небытия, это потребует некоего объяснения. Но если это всего лишь случайная, банальная реальность, дальнейших объяснений не требуется. Я бы сказал, что мы живём как раз в такой реальности. Так нам говорит наука. В начале этой недели появились захватывающие новости о теории инфляции, указывающей на большую, бесконечную, беспорядочную, бессмысленную реальность. Похожая на пенистое шампанское, бесконечно фонтанирующее из бутылки, наша огромная Вселенная – это пустырь с горсткой приятных, мирных и упорядоченных зон. Эта инфляционная модель была подтверждена с помощью наблюдений, сделанных радиотелескопами в Антарктике. Они наблюдали за реликтовыми гравитационными волнами, возникшими прямо перед Большим взрывом. Уверен, вы всё об этом знаете. Думаю, существуют некие свидетельства, подтверждающие, что мы застряли именно в такой реальности.
Так почему же вам должно быть не всё равно? Ну. Вопрос «Почему существует мир?», этот вселенский вопрос, перекликается с более личными. Почему я существую? Почему вы существуете? Наше существование может показаться совершенно маловероятным, потому что число комбинаций человеческих генов колоссально. Если взглянуть на число генов, аллелей и так далее, простой расчёт на бумажке скажет вам, что существует 10 в 10-тысячной степени возможных комбинаций. Это между числами гугол и гуголплекс. Реальное же число людей, когда-либо живших, – 100, или, может, 50 миллиардов. Это ничтожный процент. Все мы – победители в удивительной космической лотерее. И вот мы здесь.
В какой же реальности мы хотим жить? Хотим ли мы жить в особенной реальности? Что, если бы мы жили в самой элегантной? Представьте себе это экзистенциальное давление: соответствовать, быть элегантными, не уронить планку. Что было бы, живи мы в самой полной реальности? Наше существование было бы предрешённым, потому что всё возможное в ней уже существует. Наш выбор не имел бы смысла. Если я страдаю душевно, мучаюсь и решаю поступить правильно, разницы бы не было: ведь существует бесконечное число версий меня, тоже поступающих правильно и бесконечное число версий, поступающих неверно. Мой выбор не имел бы смысла. Не хотелось бы жить в такой реальности. Живи мы в реальности небытия – этого разговора у нас бы не состоялось. Поэтому, я думаю, в посредственной реальности есть свои плюсы и минусы. Мы могли бы приумножить хорошее и сократить плохое – именно это и даёт нам некую цель в жизни. Вселенная абсурдна, но мы всё же умудряемся находить цель, и весьма неплохую. Вся заурядность реальности хорошо перекликается с заурядностью, которую мы все ощущаем глубоко внутри нас самих. Я знаю, что вы её ощущаете. Я знаю, вы уникальны, но вместе с тем втайне посредственны, разве я не прав?
Вы можете сказать, что эта загадка, эта тайна бытия – лишь нагнетание таинственности. Вас не поражает существование Вселенной – и вы в хорошей компании. Бертран Рассел сказал: «Я бы сказал, Вселенная просто есть, и всё». Просто суровый факт. А мой профессор в Колумбийском университете, Сидней Моргенбессер, великий остряк, в ответ на моё: «Профессор, почему есть нечто вместо ничто?» ответил: «Если бы ничего не было, вас бы это всё равно не устроило».
Вот так. Итак, вы не поражены. Не важно. Но в заключение, я скажу вам что-то, что гарантированно вас поразит, потому что это поразило всех блестящих, чудесных людей, встреченных мной на TED. Вот что я вам скажу: у меня никогда в жизни не было мобильного телефона. Спасибо.
Превью: галактика по соседству — Андромеда, в ультрафиолетовых лучах, NASA.
Источник
3. БЫЛО ЛИ У ВСЕЛЕННОЙ НАЧАЛО?
(С точки зрения астрофизика)
Есть люди, которые с недоверием относятся к умозрительным рассуждениям. Им подавай естественнонаучные доказательства. Поэтому будет уместно подкрепить логические аргументы двумя научными фактами.
Мы узнали их благодаря удивительным открытиям. сделанным за последние 50 лет в одной из наиболее интересных и быстро развивающихся областей науки: астрономии (точнее – астрофизике). О темпах этого развития говорят такие факты: если в 1935 году в журнале «Астрофизикэл джоркэл» было опубликовано 54 научных статьи, то в 1975 году – 734. Открытия, одно крупнее другого, следовали с поразительной быстротой. И сегодня уже мало кто из учёных сомневается в том, что Вселенная имела начало. Это даст нам право утверждать: идея Вселенной, обладающей абсолютным началом, соответствует не только логике, но и научно установленным фактам.
Расширение Вселенной
Вплоть до двадцатых годов учёные считали, что Вселенная в целом статична и никуда не движется. Но в 1929 году астроном Эдвин Хаббл заметил, что свет далёких галактик несколько краснее ожидаемого. Это привело его к выводу, что свет звёзд потому смещается, в красную сторону спектра, что они удаляются от нас Что Вселенная расширяется, иначе говоря.
Но вот что интересно: Хаббл доказал не только то, что Вселенная расширяется, но и то, что она расширяется одинаково во всех направлениях. Чтобы понять, как это происходит, вообразите воздушный шарик с нарисованными на нем точками. Вы надеваете шарик – и точки раздвигаются все дальше и дальше. Эти точки можно уподобить галактикам в космическом пространстве. Все тела во Вселенной разбегаются друг от друга. Таким образом, взаимное положение объектов во Вселенной не меняется – меняются только расстояния:
Если А, В и С – три галактики, то по мере расширения Вселенной они будут расходиться всё дальше и дальше друг от друга, хотя их взаимоположение будет оставаться прежним
Поразительное значение этого факта состоит вот в чем В прошлом существовал момент, когда вся Вселенная бы га сосредоточена в одной точке Чем дальше идти в прошлое, тем плотнее становится Вселенная. И в конечном счёте мы достигнем точки бесконечной плотности, откуда Вселенная начала разбегаться. Это первоначальное событие получило название «Большой Взрыв»
Когда же произошёл этот взрыв9 Точные подсчеты вдалось провести лишь недавно В шести статьях, опубликованных в 1974–75 годах, знаменитые астрономы Сендидж и Тамманн вычислили, что «Большой Взрыв» произошёл примерно 15 миллиардов лет назад. 30
Четыре всемирно известных астронома описывают это так:
Вселенная началась с состояния бесконечной плотности В момент этого события были созданы пространство и время, равно как и вся материя во Вселенной Бессмысленно спрашивать, что происходило до «Большого Взрыва» – это было бы сродни вопросу о том, что находится к северу от северного полюса Аналогичным образом, лишен смысла вопрос – где это случилось Вселенная-точка не была изолированным в пространстве объектом – это была вся Вселенная, и единственно возможный ответ состоит в том, что «Большой Взрыв» произошел везде 31
Это событие, положившее начало Вселенной, изумит нас еще более, когда мы поймем, что состояние «бесконечной плотности» равнозначно понятию «ничто». Ни один предмет не обладает бесконечной плотностью: ибо если у него есть хоть какой-то объем, он уже не бесконечно плотен 32 Следовательно, указывает астроном Фред Хойл, теория «Большого Взрыва» требует создания материи из ничего Потому что углубляясь в прошлое, мы достигаем момента, когда, по словам Хойла, Вселенная «съёживается до полного несуществования». 33
Таким образом, согласно теории «Большого Взрыва», Вселенная имела начало и сотворена из ничего.
Идея возникновения Вселенной из ничего устраивает далеко не всех. Для атеистического сознания это слишком уж похоже на христианское учение о сотворении мира. Но если отвергнуть модель (гипотезу) «Большого Взрыва», остаются лишь два варианта: модель стационарного состояния и модель пульсирующей Вселенной. Давайте их вкратце рассмотрим.
Согласно модели стационарного состояния, Вселенная никогда не имела начала и всегда пребывала в одном и том же состоянии. Эта модель (выдвинутая в 1948 году) никогда не отличалась убедительностью. Согласно историку науки С. Яки, эта гипотеза так и не была подтверждена «ни единым экспериментальным доказательством». 34 Она всегда пыталась скорее замять факты, чем объяснить их. По мнению Яки, авторы этой теории на самом деле руководствовались «откровенно антибогостовскими, даже точнее – антихристианскими побуждениями». 35
Серьёзный удар этой гипотезе был нанесён подсчётом галактик, излучающих радиоволны. Он показал, что в прошлом было больше источников радиоволн, чем сегодня. Так что Вселенная оказывается не статичной.
Но последний гвоздь в гроб теории стационарного состояния был забит в 1965 году: когда А. Пензиас и Р. Уилсон обнаружили, что вся Вселенная заполнена радиоволнами миллиметрового диапазона. Это так называемое реликтовое излучение указывает на то, что Вселенная некогда пребывала в сверхгорячем и сверхплотном состоянии. Но гипотезе стационарного состояния это противоречит: ведь она утверждает, что Вселенная извечно была одной и той же. Модель стационарного состояния отвергнута сейчас практически всеми. Айвэн Кинг отметил:
Теория стационарного состояния к настоящему времени похоронена, в результате строгих наблюдении за изменением Вселенной во времени. 36
Ну, а гипотеза пульсирующей Вселенной? Вот как описывает эту модель Джон Гриббин:
Самая крупная проблема в теории происхождения Вселенной путём «Большого Взрыва» носит философский, и даже богословский характер: что же было до этого взрыва? Одной только этой проблемы хватило для возникновения нужды в теории стационарного состояния. Но поскольку сегодня эта теория пребывает в печальном конфликте с результатами наблюдении, то исходную проблему легче было бы решить с помощью модели, по которой Вселенная расширяется, затем вновь сбегается, и так без конца. 37
По этой модели Вселенная напоминает пружину, которая вечно растягивается и сжимается.
За последние несколько лет было доказано, что эта модель в основных чертах несостоятельна. Весь вопрос здесь в том, „открыта» Вселенная или „замкнута». Если она „замкнута», разбегание достигнет определённого предела, а затем сила тяготения вновь стянет всё вместе. Но если Вселенная „открыта», то разбегание никогда не прекратится и будет продолжаться вечно.
Ясно, что если Вселенная „открыта», то „пульсирующая» модель неадекватна: ведь в этом случае Вселенная никогда не сожмётся вспять. О чём же говорят научные факты?
Основным фактором здесь является плотность Вселенной. Согласно научным оценкам, если в среднем по Вселенной на кубический метр приходится по три атома водорода, – то Вселенная замкнута. Казалось бы, немного, но следует помнить, что Вселенная – это в основном пустое пространство.
Позвольте мне не углубляться в подробности того, как учёные измеряют плотность Вселенной, а просто привести их выводы. 38 Согласно научным данным, для того, чтобы Вселенная была замкнутой, ей следует быть в десять раз плотнее, чем она есть. 39 Поэтому Вселенная несомненно открыта.
Вот заключения, к которым пришёл Аллан Сендидж:
1) Вселенная открыта;
2) её расширение необратимо;
3) Вселенная возникла лишь однажды, и её расширение никогда не прекратится. 40
Таким образом, факты исключают модель пульсирования, потому что для неё нужна замкнутая Вселенная. Но чтобы подкрепить мой аргумент, позвольте мне добавить, что модель пульсирующей Вселенной есть лишь теоретическая, а не реальная, возможность. Вот что пишет Б. Тинзли из Йельского университета:
… Хотя математики и пишут, что Вселенная пульсирует, не существует физической модели для превращения сжатия в новое расширение. Физика, судя по всему, говорит, что сами такие гипотезы – начнутся большим взрывом, сначала разбегутся, потом съёжатся, и конец. 41
Таким образом. Вселенная не может вечно пульсировать. Поэтому подобная модель невозможна вдвойне.
Итак, научные факты, относящиеся к расширению Вселенной, указывают на абсолютное начало Вселенной около 15 миллиардов лет назад; и как модель стационарного состояния, так и модель пульсирующей Вселенной противоречат результатам космологических наблюдений. Мы вновь приходим к заключению: Вселенная имела начало.
Второй закон термодинамики
Согласно второму закону (началу) термодинамики, процессы, происходящие в замкнутой системе, всегда стремятся к равновесному состоянию. (Иными словами, если нет постоянного притока энергии в систему, идущие в системе процессы стремятся к затуханию и прекращению.)
Например, если бы у меня был баллон с вакуумом внутри, и я поместил бы туда какое-то количество молекул газа, этот газ распределился бы внутри баллона равномерно. Практически невозможно, чтобы молекулы, к примеру, собрались в одном конце баллона и там оставались. Для литрового баллона газа вероятность того, что вместо 100% объёма газ заполнит лишь 99,99%, составляет 1:(1010)20.
Тогда понятно, почему воздух в комнате никогда не разделяется внезапно на кислород в одном углу и азот в другом. По той же причине вы, ступая в ванну, находите её приятно тёплой, а не заледеневшей в одном конце и кипящей в другом. Очевидно, что жизнь без второго закона термодинамики была бы невозможна.
Теперь такой вопрос: что происходит, когда действие этого закона распространяется на Вселенную в целом? Вселенная – гигантская замкнутая система, поскольку в ней содержится всё существующее, и вне её ничего нет. 42 Это, видимо, означает, что, по прошествии достаточного времени, все процессы во Вселенной замедлятся и постепенно прекратятся. Настанет так называемая «тепловая смерть Вселенной», когда никакие дальнейшие перемены не будут возможны. Вселенная будет мертва.
Учёные признают два варианта тепловой смерти. Если Вселенная замкнута, то она погибнет «горячей» смертью.
Вот как описывает это состояние Б. Тинзли:
Если средняя плотность материи во Вселенной достаточно высока, взаимное гравитационное притяжение между телами постепенно замедлит расширение и остановит его. Потом Вселенная сожмётся в раскалённый огненный шар. Нам неизвестен никакой физический механизм, который мог бы обратить вспять это катастрофическое «большое сжатие». Ясно, что если Вселенная достаточно уплотнится, ей не избежать горячей смерти. 43
Таким образом, если Вселенная замкнута, то её ожидает огненная гибель, после которой она уже не воскреснет.
Но как мы видели, более вероятно, что Вселенная «открыта». Вот как описывает Б. Тинзли конец такой Вселенной:
Если плотность Вселенной невелика, её гибель будет холодной. Она будет вечно расширяться – всё медленнее и медленнее. Весь галактический газ превратится в звёзды, а звёзды догорят. Наше Солнце станет холодным мёртвым куском шлака, парящим среди трупов других звёзд среди всё более одинокого Млечного Пути. 44
В конечном счёте везде установится равновесие, и вся Вселенная достигнет конечного состояния, исключающего возможность любых перемен.
Следующий вопрос: если Вселенной, по прошествии достаточного времени, предстоит тепловая смерть, то почему же, если она существует вечно, она не мертва уже сейчас? Если Вселенная не имела начала, она уже должна пребывать в состоянии равновесия, вся полезная энергия должна быть израсходована.
Если я слышу, как тикает мой заводной будильник (что, уверяю вас, не так уж трудно), то знаю, что в какой-то момент в недавнем прошлом он был заведён и с тех пор идёт, раскручивая пружину. Вселенной движет тот же принцип. Поскольку её пружина ещё раскручивается, то справедливо изречение одного озадаченного учёного. «Каким-то образом Вселенная должна была быть заведена!» 45
Некоторые учёные пытались избежать такого вывода. Они предположили, что Вселенная пульсирует взад-вперёд – вечно, никогда не достигая состояния окончательного равновесия.
Я уже отмечал, что подобная модель Вселенной невозможна физически. Но даже если бы она и была возможна, термодинамические свойства такой модели всё равно требуют того самого начала Вселенной, которого пытаются избежать её авторы.
Дело вот в чём. Как отмечает ряд учёных – каждый раз, когда (по этой модели) Вселенная расширяется, она должна расшириться несколько больше, чей в предыдущий раз. Если рассмотреть прошлые разбегания, можно обнаружить, что чем глубже в прошлое, тем они меньше.
Таким образом, по словам выдающихся советских физиков из Института прикладной математики АН СССР, «мультицикловая модель даёт бесконечное будущее, но лишь конечное прошлое». 46 Другой автор оказывает на то, что модель пульсирующей Вселенной всё же требует точки её происхождения перед самым малым циклом. 47
Таким образом, какую модель ни выбирай: замкнутую, открытую или пульсирующую, – из второго закона термодинамики следует, что Вселенная имела начало.
Против этого аргумента существуют два традиционных возражения. 48
Первое: «Аргумент недействителен, если Вселенная бесконечна». На это есть два ответа:
1) Реально бесконечная Вселенная влечёт за собой все противоречащие здравому смыслу парадоксы, связанные с существованием актуально бесконечного в реальном мире. Поэтому реально бесконечную Вселенную невозможно себе представить. Это вдвойне справедливо для модели «Большого Взрыва», ибо это потребует от нас допущения Вселенной с плотностью, близкой к бесконечной (по мере продвижения в прошлое) и которая в то же время остаётся бесконечной по размерам!
Часто утверждают, что если Вселенная «открыта», она не может не быть бесконечной. Но такое мнение не учитывает всех вариантов, допускаемых топологией пространства-времени.
Если пространство-время седловидно, то это действительно требует открытой и бесконечной Вселенной. Но если пространство-время имеет форму тора («бублика»), то Вселенная может быть и открытой, и в то же время конечной. Поскольку эти различные теоретические модели равно возможны, точнее принять ту модель, которая не чревата противными здравому смыслу парадоксами (связанными с существованием актуальной бесконечности).
2) Даже если Вселенная бесконечна, она всё равно придёт в состояние равновесия. Как объяснил мне в письме профессор Лондонского университета, если каждая конечная область Вселенной придёт в равновесие, то придёт в равновесие и вся Вселенная. 49 Это будет справедливым даже для бесконечного числа конечных участков. Ведь если каждая доска забора – зеленеет, то зелёным станет и весь забор, даже если число досок в нём бесконечно. Поскольку каждую конечную область во Вселенной постигнет тепловая смерть, то же самое произойдёт и со всей Вселенной.
Другое возражение: нынешнее состояние Вселенной – «нетипичное для неё, это только флуктуация, т. е. крохотное отклонение от общего состояния равновесия. Иными словами, ныне наблюдаемые энергетические процессы можно сравнить с мелкой рябью на поверхности пруда, в целом спокойного.
Такое возражение чудовищно искажает все пропорции и масштабы.
Флуктуации, известные физикам, настолько малы, что могут иметь хоть какое-то значение лишь для систем, состоящих из нескольких атомов, не больше. В равновесной вселенной обнаружить флуктуации будет практически невозможно. 50 График, представляющий флуктуации в такой вселенной, будет неотличим от прямой линии.
Итак: поскольку существующая ныне Вселенная равновесной не является, то что же из этого следует?
Согласно английскому учёному П. Девису, Вселенная, совершенно очевидно, была создана конечное время назад и находится сейчас в процессе достижения равновесия. 51 По его словам, нынешнее неравновесное состояние не может быть отклонением от предыдущего состояния равновесия, поскольку до момента своего создания Вселенная просто не существовала. Таким образом, заключает Девис, энергия Вселенной была «попросту заложена в ней при создании, в качестве начального условия» 52
Итоги по первому шагу
Мы установили, что термодинамические соображения говорят в пользу начальности Вселенной и что традиционные возражения против этого несостоятельны. Поскольку Вселенная, существующая вечно, не могла бы находиться в нынешнем неравновесном состоянии, мы обязаны, уже в четвёртый раз, прийти к выводу, что она имела начало.
Итак, мы нашли два научных подтверждения начальности Вселенной: разбегание её, плюс тот факт, что её до сих пор не постигла тепловая смерть.
В свете этих фактов, в сочетании с двумя изложенными выше логическими аргументами, можно считать доказанным ответ на наш первый вопрос (см. схему на стр. 28): да. Вселенная имела начало.
Allan Sandage and G. A. Tammsnn. «Steps Toward the Hub-bie Constant. I-VI,» Aslroph^sis-al Journal 190 (;974), pp. 525–538; 191 (1974) pp. 603–621, 194 (197^, pp 223–243 559–568; 196 (1975), pp. 313–328. 197 (1975,». pp. 265–280.
J Richard Gott III, James E. Gunn, David N. Schramm, Beatnce M. Tinsiey, »Will the Universe Expand Forever?» Scientific American, Marcn,!976, p. 65, «Ari Unbound Universe?» Astroph: – sical Journal. 194 (1974), pp 543–553.
Иногда в научно-популярной литературе ошибочно утверждается, что «чёрные дыры» обладают бесконечной плотностью. Я читал статьи в ж; риалах к7аим> и «Ридерз дайджест», где говорилось, чти «черные дыры» имеют бесконечную плотность, и поэтом) представляют собой в буквальном смысле ничто. Так например, автор статьи в «Тайме», именующий «чёрные дыры» «пакетами ничего». Пишет: «Материя, сформировавшая дыру, давно исчезла, подобно Чеширскому хоту из Страны чудес Лчисы оставив лишь бестелесную ухмылку своего тяготения» Боюсь, что автор недопонял следующее место из «Британской энциклопедии». «Через установившееся таким образом интенсивное гравитационное поле свет не может пробиться, и звезда фашически исчезает из Вселенной Остаётся лишь её тяготение, подобно улыбке Чеширского кота в «Алисе в Стране чудес», и если бы космический путешественник наткнутся на одну из этих «чёрных дыр», его тоже втянуло бы в невидимую сердцевину, где он и исчез бы навеки». «Чёрная дыра» получила своё название потому, что её интенсивная гравитация втягивает даже свет, так что ничего не видно, но сам объект никуда не исчезает. Этот невидимый теперь объект может быть даже довольно большим – в этом случае его плотность будет сравнительно невелика, и уж никак не бесконечна.
Fred Hoyle, Astronomy and. Cosmology: A Modem Course (San Franciscö W. H. Freeman & Co., 1975), p. 658.
StanleyL. Jaki, Science and Creation (Edinburgh and London: Scottish Academic Press, 1974), p. 347.
Ivan R. King, The Universe Unfolding (San Franciscö W. H. Freeman & Co., 1976), p. 462.
John Gribbin, «Oscillating Universe Bounces Back,» Nature 259 (1976), p. 15.
Хороший обобщающий материал можно найти в статье Готта и др. (см. примеч. 31).
J. Richard Gott III and Martin J. Rees, «A Theory of Galaxy Formation and Clustering,» Astronomy and Astrophysics 45 (1975), pp. 365–376; S. Michael Small, «The Scale of Galaxy Clustering and the Mean Matter Density of the Universe,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 172 (1975), pp 23p-26p.
Sandage and Tammann, «Steps Toward the Hubble Constant. VI.,» p. 276; Allan Sandage, «The Redshift Distance Relation. VIII.,» Astrophysical Journal. 202 (1975), pp. 563–582.
Beatrice M. Tinsiey, personal letter.
Здесь я не имею в виду, что Вселенная замкнута в космологическом смысле (что её расширение сменится сжатием). Я имею в виду, что в неё не поступает энергия извне. Таким образом, в одном смысле Вселенная замкнута (т. е. представляет собой изолированную систему), но в другом смысле открыта (эта открытость обусловлена величиной плотности). Не будем путать понятия замкнутости и открытости в термодинамическом смысле с теми же понятиями, характеризующими космоюгическую модель.
Beatrice M. Tinslev, «From Big Bang to Eternity?» Natural History Magazine, October, 1975, p. 103.
Richard Schlegel, «Time and Thermodynamics, «in The Voices of Time. ed, J. T. Fraser (London: Penguin Press, 1968), p. 511.
I. D. Novikov and Ya. B. Zeidovich, «Physical Processes Near Cosmological Singularities,» Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 11 (1973), pp. 401,402. P. С. W. Davies, The Physics of Time Assymetry (London: Surrey University Press, 1974), p. 188. P. T. Landsberg and D. Park, «Entropy in an Oscillating Universe,» Proceedings of the Royal Society of London, A346 (1975), pp. 485–495.
Gribbin, «Oscillating Universe,» p. 16.
R. G. Swinburne, Space and Time (London: Macmillan, 1968), p. 304; Adolf Grunbaum, Philosophical Problems of Space and Time. 2nd ed., Boston Studies in the Philosophy of Science, vol. 12 (Dordrecht, Holland and Boston: D. Reidel Publishing Co.. 1973), p. 262.
P. С. W. Davies, personal letter.
P. J. Zwart, About Time (Amsterdam and Oxford: North Holland Publishing Co., 1976), pp. 117–119.
Davies, Physics, p. 104.
Источник: Самое начало : (Происхождение Вселенной и существование Бога) / Уильям Крейг; Авториз. пер. с англ. А. Цветкова. — [Репринт. изд.]. — М. : КПЦ «Тонар» Сов. фонда милосердия и здоровья, 1990. — 73 с.
Поделиться ссылкой на выделенное
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»
Источник