Страница 43 из 45
Рис. 2. Изображение Крабовидной туманности, остатка вспышки сверхновой звезды в 1054 г., полученное с помощью Хаббловского космического телескопа
Уже было отмечено, что речь пойдет только о видимой части Вселенной – Метагалактике. Дело в том, что топология Большой Вселенной, включающей и изученную нами ее часть, может быть чрезвычайно сложной. В общей теории относительности (ОТО), в частности, допускается существование туннелей между различными частями одной вселенной или между разными вселенными. В 1935 г. физик А.Эйнштейн и математик Н.Розен обратили внимание на то, что решения уравнений общей теории относительности, описывающие изолированные, нейтральные или электрически заряженные источники гравитационного поля, могут иметь пространственную структуру «моста», соединяющего две вселенные – два одинаковых, почти плоских пространства-времени. Процесс возникновения и исчезновения таких туннелей, вообще говоря, не описывается уравнениями ОТО, так как при этом возникает бесконечная кривизна пространства-времени. Весьма вероятно, что для устойчивого существования туннеля необходимо, чтобы он был заполнен некоей специфической материей, создающей сильное гравитационное отталкивание и препятствующей схлопыванию туннеля. Решения такого типа возникают в различных вариантах квантовой гравитации, хотя до полного исследования вопроса еще очень далеко.
Рис. 3. Модели Большой Вселенной – без тоннелей (слева) и с тоннелями (справа). Так представляют топологию «кротовых нор» акад. Н.С.Кардашев и его коллеги [3–4]
Рис. 4. Большая Вселенная: «пузырьки» и соединяющие их туннели. Так представляют себе ту же топологию некоторые сотрудники ИКИ РАН [5]
Рис. 5. Некоторые возможности использования "кротовых нор". Показано, насколько серьезно эта проблема исследуется современными физиками [6].
В последнее время обсуждаются возможности Больших Взрывов, или раздувания первичных пузырей, в разных местах Большой Вселенной (Мультиверса), которые могут быть изолированными друг от друга, а могут быть и связанными между собой туннелями с необычной для земных представлений структурой пространства-времени, допускающей мгновенный переход из одной вселенной в другую и обратно. В англоязычной литературе эти мосты-туннели получили название wormholes – «червоточины», в отечественных изданиях их заменили на более благозвучное – «кротовые норы» (рис. 3–5) [3–6].
Итак, мы будем говорить только о нашей части возможной Большой Вселенной – Метагалактике. Квантовая космология пытается описать раннюю Вселенную в рамках квантовой физики введением так называемой «волновой функции Вселенной». С ее помощью можно описать зависимость масштаба расширения от времени. Но в рамках квантовых представлений необходимо присутствие наблюдателя, без которого ничего определенного о протекающих процессах и явлениях сказать нельзя. В квантовой космологии проблема наблюдателя не только не решена, но, по существу, и не поставлена. Однако ясно, что если применять квантовую концепцию (ее иногда называют копенгагенской), то присутствие наблюдателя необходимо и при рождении Вселенной.
В квантовых экспериментах, как известно, воздействие приборов на результаты опыта играет существенную роль. Эти приборы в принципе устроены достаточно просто. Насколько сильнее должно быть воздействие сложной системы человеческого организма (его мозга, сердца, известных и мало изученных чувств) на протекающие вокруг процессы! Известно, что уравнение Шредингера описывает эволюцию волновой функции, т. е. предсказывает некие потенциальные возможности тех или иных событий. Но как из всех возможностей выбирается только одна реализация? В своей книге [7] П.Дэвис пишет: «…квантовая механика дает нам <…> успешную процедуру для предсказания результатов наблюдений, производимых над микросистемами, но стоит нам спросить, что происходит в действительности, когда происходит наблюдение, то мы приходим к нонсенсу! Попытки вырваться из этого парадокса колеблются в широких пределах – от причудливой интерпретации множественных миров Хью Эверетта до <…> идей Джона фон Неймана и Юджина Вигнера, привлекавших для решения парадокса сознание наблюдателя (интересны и важны с этой точки зрения работы М.Б.Менского, упомянутые в докладе Л.М.Гиндилиса. – И.М.). И ныне, через полвека после первых споров об основаниях квантовой механики, дискуссии о квантовом наблюдении не утихают. Проблемы физики очень малого и очень большого трудны, но, может быть, именно здесь проходит граница – своего рода интерфейс между духом и материей, – граница, которая окажется наиболее многообещающим достоянием Новой Физики» (выделено мною. – И.М.) [цит. по: 8].
В соответствии с приведенными соображениями возникает мысль о воздействии Космического Разума (Сверхразума, Абсолюта, Бога) на протекание Большого Взрыва и его последствия. Мы можем предположить, что именно это привело к формированию Мира с известными в настоящее время значениями фундаментальных постоянных (гравитационная постоянная, масса протона и электрона, заряд электрона, скорость света и др.), которые оказались единственно возможными и необходимыми для существования жизни в Метагалактике. В частности, свободный нейтрон тяжелее, чем система «протон + электрон», и именно поэтому атом водорода стабилен. Если бы нейтрон был легче хотя бы на десятую долю процента, атом водорода быстро превращался бы в нейтрон. В результате материя имела бы лишь один уровень организации – ядерный, а атомов и молекул не существовало бы вовсе. Если бы константа гравитационного взаимодействия была на 8–10 % меньше ее наблюдаемого значения, то к настоящему времени галактики и звезды вообще не успели бы возникнуть, а если бы она была больше на 8–10 %, то звезды эволюционировали бы слишком быстро. Соответствующие оценки можно провести и в отношении других фундаментальных постоянных. Их изменение на 10–20 % привело бы к невозможности существования всех устойчивых структур (атомов, молекул и более сложных образований).
Такая тонкая подгонка параметров, определяющих устройство Мира, привела к формулировке антропного принципа, суть которого сводится к следующему: «Мы видим вселенную такой, как мы ее видим, потому, что мы существуем» [9]. Можно сделать и более сильное утверждение: если бы Вселенная была другой, то нас бы там не было!
В том или ином виде этот принцип обсуждался еще в книге А.Уоллеса [10], а затем в работах К.Э.Циолковского [11], А.Л.Зельманова [12], Г.М.Идлиса [13, с. 52] и в современном виде сформулирован Б.Картером [14]. Изложение эволюции взглядов на сущность антропного принципа можно найти в статье В.В.Казютинского и Ю.В.Балашова [15, с. 23]. Что же может означать наблюдаемая тонкая подгонка фундаментальных постоянных?
Возможны три варианта ответа на поставленный вопрос. Два из них обсуждаются в книге И.В.Архангельской, И.Л.Розенталя и А.Д.Чернина [16].
1) Фундаментальные константы изменяются с течением времени, и мы живем в эпоху, когда их значения благоприятны для существования сложных структур. Такая гипотеза была высказана Дираком [17]. Однако, как показали дальнейшие исследования, практически до самых первых моментов жизни Метагалактики все константы сохраняли свои теперешние значения. Их относительные изменения составляют всего лишь 10–19–10–10 от современных величин. Согласие теоретических и наблюдаемых значений распространенности легких элементов в Метагалактике свидетельствует о неизменности констант вплоть до времени порядка 1 секунды от момента Большого Взрыва. Таким образом, предположение Дирака противоречит наблюдательным данным.