Страница 13 из 25
Согласно этому сценарию, Вселенная возникла примерно 17 миллиардов лет назад практически из одной точки. В первые моменты плотность вещества была колоссальна, ее величина в граммах на кубический сантиметр выражалась не менее чем 94-значным числом (!) – ведь в таком малом объеме были заключены все тела, существующие и сейчас. Так как в самом начале размер Вселенной был меньше атомного ядра, то ни о каких составных частях, как-то отличающихся одна от другой, говорить в эти моменты просто не приходится. Это та самая мифическая неструктурированная и неразделенная субстанция, наделенная способностью самоорганизации, творческой силой. С течением времени из этого первовещества – мечты античных философов и древних алхимиков – начинают выделяться электроны, протоны, образуются нейтроны, а затем и ядра простейших химических элементов – водорода и гелия. Полностью симметричный изначальный хаос теряет свою симметрию – возникает структура, мир обретает формы. Начиная с времени порядка 0,01 секунды от начала мира рождаются и фотоны – появляется свет. Ядра гелия и водорода – химических элементов, из которых потом появятся звезды, – возникают примерно через три минуты после рождения мира (более тяжелые элементы возникнут гораздо позже в недрах звезд, в результате термоядерных реакций).
Скорость превращений постепенно уменьшается – взрывной характер эволюции сменяется периодом более спокойного развития. Примерно через миллион лет после начала мира наступает время, когда формируются атомы и Вселенная становится прозрачной, то есть достаточно разреженной для того, чтобы испущенные световые частицы – фотоны – перестали поглощаться. Остатки этих фотонов образуют так называемое реликтовое излучение, блуждающее по Вселенной до наших дней, несущее информацию о глубинных процессах образования вещества, о самых первых его этапах. Открытое в 60-х годах нашего столетия, реликтовое излучение являет собой блестящее подтверждение теории, родившейся «на кончике пера».
В дальнейшем из облака легчайшего газа – смеси водорода и гелия – путем его уплотнения, увеличения концентрации, сопровождающегося разогревом, рождаются звезды, причем так же, как и рождение Вселенной, возгорание звезды происходит резко, взрывообразно. Первоначальный состав звезд с течением времени усложняется, структурируется. Элементы, рожденные во время «Большого взрыва», обладают способностью к самоорганизации, то есть к образованию все более сложных и разнообразных структур, – подобно формам, извергнутым мифическим Творцом (Атумом или Хепри в Древнем Египте), они несут в себе заряд творческой активности.
Действительно, ядра гелия и водорода под действием гравитационного сжатия и разогрева вступают в реакции синтеза, в которых благодаря слиянию этих простейших ядер возникают ядра все более и более сложных химических элементов – лития, азота, углерода и других, более тяжелых. При слиянии легких ядер выделяется колоссальное количество энергии, которое может привести к новому взрыву – менее масштабному, чем тот, что дал начало Вселенной, но схожему с ним по сути: звезда «умирает», но, подобно древнекитайскому Паньгу, дает начало новым структурам – межзвездному веществу, содержащему тяжелые элементы, из которого позже образуются планеты.
Так в современных взглядах на возникновение и эволюцию Вселенной можно увидеть основные черты мифов. Мир в начале времен недифференцирован, однороден, но с течением времени проявляется его структура: возникает пространство, начинается бег времени, далее выделяются первопринципы – взаимодействия, упорядочивающие мир: гравитационное, ядерное, электромагнитное, так называемое слабое. Затем рождается свет – фотоны, светила, планеты и т. д. Рожденная в первые мгновения материя обладает «божественной искрой» – свойством самоорганизации, способностью к усложнению форм.
Процесс образования планет идет по сценарию, похожему на синтез звезд. Так же уплотняется облако пыли, оставшееся после взрыва звезды, так же идут в нем процессы трансформации вещества. И хотя механизм изменений здесь другой, чем в звездах, – в результате эволюции планет также образуется вещество как очень простой, так и чрезвычайно сложной структуры. Ядро Земли, например, состоит в основном из двух элементов – железа и никеля, в мантии число минеральных видов – порядка десяти, в гранитном и осадочном слоях их уже около четырех тысяч.
История развития минералов также имеет свои скачки. Один из них знаменуется возникновением на поверхности литосферы Земли особого класса силикатных минералов – цеолитов, которые имеют наиболее сложную структуру, приближающуюся к органическим полимерам. Эта революция в мире минералов совпадает по времени с возникновением первых форм жизни.
Возникновение жизни – еще один «взрыв», не столь «шумный» по своим внешним проявлениям, как рождение Вселенной или взрыв сверхновой, но не менее значительный по тем качественным изменениям, которые он повлек за собой. Появление жизни это, по сути, очередной скачок в изменении структуры Вселенной, нарушение ее симметрии, проявляющееся, в частности, в переходе от смешанных (рацемичных) наборов аминокислот и сахаров к чистым (хиральным). Как и прежние структурные изменения Вселенной, это произошло также достаточно резко, по космическим временным масштабам – «мгновенно», почти одновременно по всей поверхности Земли примерно четыре миллиарда лет назад.
Следующий этап – возникновение разума. От простейших нервных клеток через линейные цепочки, образующие нервные волокна, объемные узлы, до мозга человека, до информационного банка Земли, включающего в себя, помимо знаний индивидуумов, и содержание библиотек, архивов, банков знаний, и глобальную информационную сеть – радио, телевидение, Интернет… Неустанно трудятся творцы, преодолевая сопротивление инертной материи, подчиняющейся второму началу термодинамики, которое гласит: «Все меняется от порядка к беспорядку».
Что же будет дальше? Современная космология предполагает несколько вариантов развития: если средняя плотность вещества в настоящий момент не превосходит некоторого критического значения, расширение Вселенной будет идти бесконечно. Если же критическое значение превышено, то расширение сменится сжатием и все вернется в исходное состояние – в точку, к недифференцированному первовеществу. При плотности, равной критической, рост Вселенной постепенно замедлится и ее размер стабилизируется. Современные данные не позволяют ответить на вопрос о нашем далеком будущем, но если предположить существование невидимой, так называемой «скрытой массы» Вселенной, чему имеется множество косвенных свидетельств, то мифологический сценарий конца света становится научным фактом.
Процесс творчества Вселенной продолжается. Акты творения – «маленькие Большие взрывы» – зажигают звезды, производят на планетах революционные изменения, в результате которых рождаются живые существа, человек, разум…
Что нас ждет дальше?
Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ
Современные представления о ранней Вселенной
98 лет тому назад, в начале XX века, в работах А. Эйнштейна по теории относительности пространство и время начинают собираться в некоторый универсальный комплекс. Этот комплекс, называемый интервалом, сохраняется при различных физических преобразованиях, при переходах от движущихся систем отсчета к неподвижным. Работы Эйнштейна привели нас к пониманию того, что пространство и время нельзя отделять одно от другого, в каком-то смысле это единая сущность. Но в то же время нельзя отождествлять время и пространство. Это все-таки разные физические понятия. И сейчас наши представления о пространстве и времени оказались уже существенно измененными в той эволюции знаний, которая прошла с конца XIX – начала XX века.
Если говорить о Вселенной, то даже во времена Эйнштейна казалось, что звезды и галактики на небе неподвижны. В 20-х годах XX века в библиотеке американского Конгресса прошла дискуссия о галактиках. Ее участники поделились на две группы: одни считали, что это газовые образования, а другие говорили, что галактики состоят из многих звезд, таких же, как и звезды, которые мы видим, но они отстоят от нас очень и очень далеко. И только благодаря развитию методов спектрального анализа, когда стали изучать свойства света от звезд и галактик, стало ясно, что все-таки по спектральным своим характеристикам галактики такие же, как звезды, а значит, они являются большим скоплением звезд.