Вселенная полна загадок

БЕСКОНЕЧНА ЛИ ВСЕЛЕННАЯ?

Как-то однажды, еще в школьные годы, мне попалась в руки необычная книжка. Название ее я позабыл, но содержание книги запомнилось на всю жизнь.

Книжка была написана лет тридцать назад, когда об атомах и электронах знали еще мало. Атом представляли себе тогда как «миниатюрную солнечную систему»; роль Солнца выполняло ядро, вокруг которого в качестве планет обращались электроны.

Увлеченный, по-видимому, этой аналогией, автор заинтересовавшей меня книжки утверждал, что вся Вселенная построена по принципу подобия. Электроны, по его мнению, это действительно крошечные планетки. На некоторых из них обитают еще более крошечные живые существа. Жителям электронов ядра атомов кажутся чем-то вроде звезд. Поэтому, если бы мы смогли уменьшиться настолько, что электрон показался бы нам величиной с земной шар, Вселенная предстала бы нам почти в таком же виде, в каком мы ее сейчас и наблюдаем.

Но тогда, рассуждал автор, почему бы не предположить, что Земля наша — электрон, а солнечная система — атом, входящий в состав какого-то невообразимо большого Тела. Другие атомы, или, точнее, ядра атомов, того же Тела мы называем звездами и так как наши размеры чрезвычайно малы по сравнению с Телом, то мы и не можем представить себе его внешний вид.

Если, однако, продолжает автор, мы увеличились бы настолько, что Тело по отношению к нам стало бы таким небольшим предметом, как, например, эта книга, то мы попали бы тогда в какой-то неведомый нам мир гигантских, исполинских предметов. Таинственный, не поддающийся нашему воображению сверхмир, как называют его те, кто убежден, что он реально существует! Мысль о нем как будто подчеркивает потрясающее нас чувство ничтожества Земли.

Но почему, собственно, ничтожества? Ведь по принципу подобия, рассуждает автор необычной книжки, миры разного масштаба не ограничиваются только тремя ступенями — микромиром, нашим миром и сверхмиром. Вселенная, по его мнению, это лестница с бесчисленным множеством ступеней. Планеты сверхмира являются электронами в еще более грандиозном «сверхсверхмире», и так до бесконечности. Бесконечность есть и в другую сторону: электроны микромира также должны состоять из мельчайших сверхэлектронсв, которые в «микромире» должны играть роль планет. Такое уменьшение миров также продолжается до бесконечности. Мы же, наш мир, находимся где-то посередине между этими двумя бесконечностями.

Признаюсь, что не сразу я понял, о чем идет речь. А потом, когда до моего сознания дошла идея автора, она показалась мне грандиозной, как сама Вселенная. Захватывало дух и становилось жутко, когда я пытался представить себе построенную по принципу подобия бесконечную Вселенную. В моем сознании проносились какие-то «микрокоровки», пасущиеся на лугах одного из электронов, и фантастически незнакомые очертания предметов сверхмира.

С тех пор прошло много лет, и теперь совершенно ясно, что автор поразившей меня книжки ошибался. Его принцип подобия бесконечно обеднял природу. Настоящая, реальная Вселенная гораздо сложнее, чем та, в которой однообразно повторяются разные по масштабам, но очень близкие по свойствам миры. Нет, про такую Вселенную хочется сказать словами великого русского писателя Ф. М. Достоевского, что это «скучища неприличнейшая».

Вы ждете конкретных опровержений принципа подобия? Они уже давно найдены современной физикой.

Между солнечной системой и атомом различий гораздо больше, чем сходств. Перечислим только некоторые из них.

Планеты обращаются вокруг Солнца по определенным устойчивым орбитам. Иначе ведут себя электроны: вокруг ядра атома один и тот же электрон может обращаться по разным орбитам, перескакивая время от времени с одной орбиты на другую.

Можно ли назвать ядра атомов звездами, то есть раскаленными газообразными шарами? Даже сам вопрос звучит неясно — ведь понятие «раскаленный газ» чисто земное понятие, прямо не применимое к микромиру. Электроны и ядра атомов ни в коем случае нельзя представлять себе в виде маленьких твердых шариков. На самом деле их природа, их свойства гораздо сложнее, и аналогию между небесными телами и микрочастицами провести очень трудно.

Наконец, в микромире господствуют иные силы, чем в окружающем нас Космосе. Закон всемирного тяготения не играет здесь существенной роли. Электроны обращаются вокруг ядер атомов, подчиняясь электростатическим силам взаимного тяготения. Частицы, входящие в состав атомных ядер — протоны и нейтроны, — удерживаются в нем особыми ядерными силами, природа которых еще неясна, но которые, безусловно, нельзя отождествить ни с силами тяготения, ни с другими известными нам силами.

Микромир — это особый мир чрезвычайно сложных явлений, мир, управляемый особыми, совсем неземными законами природы.

Значит, уже первый шаг вниз по уводящей в бесконечность лестнице показывает, что природа богаче, чем мы иногда о ней думаем. Она ни в чем не повторяется, и с уменьшением размеров мира коренным образом меняются и качественные стороны явлений.

Числовая ось.

Во Вселенной иначе и не может быть — количественные изменения всегда и непременно должны сопровождаться изменениями качественными. В этом выражается один из основных, главных законов природы, закон перехода количества в качество.

Что же касается сверхмира… Не будем, впрочем, забегать вперед. Мы еще вернемся к таинственному сверх-миру, а сейчас попробуем ответить на главный вопрос, который поставлен в заголовке этой главы: бесконечна ли Вселенная?

Слово «бесконечность» мы употребляем часто, не всегда, однако, правильно понимая его смысл. В математике, знакомой вам с первых лет обучения в школе, бесконечность встречается постоянно. Вспомним некоторые примеры из области математики, которые помогут нам лучше понять, что такое бесконечность.

На рисунке изображена числовая ось. Это бесконечная прямая, на которой выбрано начало отсчета, направление отсчета и определенный масштаб. В этом случае на числовую ось можно нанести все, например, натуральные (то есть целые положительные) числа.

Сколько их всего, этих чисел? Я почти слышу ваш ответ: «Бесчисленное множество». Это означает, что среди натуральных чисел нет наибольшего числа, что легко доказать от противного.

Допустим, что N — наибольшее натуральное число. Тогда N + 1 будет также числом натуральным и большим, чем N. Придя к противоречию, мы доказали тем самым, что натуральных чисел сколько угодно, бесчисленное множество.

Следовательно, прямая, изображенная на рисунке, может быть продолжена вправо как угодно далеко. Конечно, то же можно сказать и о ее продолжении влево, где может быть нанесено на прямую бесчисленное множество целых отрицательных чисел.

Думаю, что сказанное понятно всем читателям. Иначе говоря, вы поняли на этом примере, что такое бесконечность. Но можете ли вы ее себе представить? Сомневаюсь. Вот в руке у вас палка с одним концом — а он у вас в руке, а другого конца нет — палка уходит в бесконечность. «Видите» ли вы в своем сознании всю эту палку? Нет, не видите и не увидите, если даже закроете глаза и напряжете свою волю.

Понять, что такое бесконечность, можно, однако представить ее себе нельзя. Наш мозг способен создать представление лишь о тех вещах или предметах, которые мы когда-то видели, то есть предметах ограниченных, конечных размеров. Фантазия может скомбинировать знакомые нам предметы в нечто новое и кажущееся поначалу неведомым. Но, увы, и в этом трагедия всех фантастов, в самых, казалось бы, невероятных измышлениях мы всегда сумеем найти те или иные черты знакомых нам по нашему человеческому опыту предметов.

Бесконечных предметов мы никогда не видели, не ощущали, а потому и представить себе их не можем.

Не следует думать, что бесконечность есть только неограниченное повторение чего-то конечного. Бесконечность качественно отличается от ограниченного, конечного. У нее есть особые, только ей принадлежащие свойства.