Тайны Вселенной

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Никто не знает настоящей правды...

А. П. ЧЕХОВ

ВЕЧНОСТЬ - ВПЕРЕДИ!

Итак, читатель вместе с автором книги, которая подошла к концу, совершил мысленное путешествие по бескрайним просторам Вселенной, заглянул в ее прошлое и будущее, проследовал по основным вехам ее познания. Масштабы космического пространства и времени (точнее - Пространства-Времени) не могут не завораживать и не вдохновлять (рис. 138). Еще больше завораживают ее тайны - открытые и неоткрытые. Последних, конечно, неизмеримо больше. И по мере развития наших знаний о Вселенной, практического освоения Космоса и реального проникновения человека сначала в ближайшие окрестности Солнечной системы, а затем и за ее пределы - будут появляться все новые и новые тайны, требующие новых усилий в их разгадке и, следовательно, новых книг.

Карл Саган - известный американский ученый - составил ставший чрезвычайно популярным "космический календарь". Он разместил всю историю Вселенной, включая развитие жизни на Земле, на шкале условного космического года. При этом история собственно человеческой цивилизации охватывает практически один миг такого календаря - сотые доли секунды. Вот как это выглядит на трех таблицах.

Таблица 1

Додекабрьские даты

Большой Взрыв 1 января

Возникновение галактики Млечного Пути 1 мая

Возникновение Солнечной системы 9 сентября

Образование планеты Земля 14 сентября

Появление жизни на Земле 25 сентября

Образование древнейших земных гор 2 октября

Время образования древнейших ископаемых (бактерий и сине-зеленых водорослей) 9 октября

Возникновение полового размножения 1 ноября

Древнейшие фотосинтезирующие растения 12 ноября

Эукариоты (первые клетки, содержащие ядра) 15 ноября

Таблица II

Космический календарь

Д е к а б р ь

Числа

1 Образование кислородной атмосферы на Земле.

5 Интенсивное извержение вулканов и образование каналов на Марсе.

16 Первые черви.

17 Конец докембрийского периода. Палеозойская эра и начало кембрийского периода. Возникновение беспозвоночных.

18 Первый океанический планктон. Расцвет трилобитов.

19 Период ордовика. Первые рыбы, первые позвоночные.

20 Силур. Первые споровые растения. Растения завоевывают сушу.

21 Начало девонского периода. Первые насекомые. Животные колонизируют сушу.

22 Первые амфибии. Первые крылатые насекомые.

23 Каменноугольный период. Первые деревья. Первые рептилии.

24 Начало пермского периода. Первые динозавры.

25 Конец палеозойской эры. Начало мезозойской эры.

26 Триасовый период. Первые млекопитающие.

27 Юрский период. Первые птицы.

28 Меловой период. Первые цветы. Вымирание динозавров.

29 Конец мезозойской эры. Кайнозойская эра и начало третичного периода. Первые китообразные. Первые приматы.

30 Начало развития лобных долей коры головного мозга у приматов. Первые гоминиды. Расцвет гигантских млекопитающих.

31 Конец плиоценового периода. Четвертичный (плейстоцен и голоцен) период. Первые люди.

Таблица III

31 декабря

Ч а с ы, м и н у т ы, с е к у н д ы

Появление проконсула и рамапитека - возможных предков обезьян и человека 13.30.00

Первые люди 22.30.00

Широкое использование каменных орудий 23.00.00

Использование огня пекинским человеком 23.46.00

Начало последнего периода оледенения 23.56.00

Заселение Австралии 23.58.00

Расцвет пещерной живописи в Европе 23.59.00

Открытие земледелия 23.59.20

Цивилизация неолита - первые города 23.59.35

Первые династии в Шумере и Египте, развитие астрономии 23.59.50

Открытие письма; государство Аккад; Законы Хаммурапи в Вавилонии; Среднее царство в Египте 23.59.52

Бронзовая металлургия; Микенская культура; Троянская война: Ольмекская культура; изобретение компаса 23.59.53

Железная металлургия; первая Ассирийская империя; Израильское царство; основание Карфагена финикийцами 23.59.54

Династия Цинь в Китае; империя Ашоки в Индии: Афины времен Перикла; рождение Будды 23.59.55

Евклидова геометрия; Архимедова физика; астрономия Птолемея; Римская империя; рождение Христа 23.59.56

Введение нуля и десятичного счета в индийской арифметике; упадок Рима; мусульманские завоевания 23.59.57

Цивилизация майя; династия Сун в Китае; Византийская империя; монгольское нашествие; крестовые походы 23.59.58

Эпоха Возрождения в Европе; путешествия и географические открытия, сделанные европейцами и китайцами времен династии Мин, введение экспериментального метода в науку 23.59.59

Широкое развитие науки и техники; появление всемирной культуры; создание средств, способных уничтожить род людской, первые шаги в освоении космоса и поиски внеземного разума - Настоящий момент и в первые секунды Нового года В самом деле, масштабы Вселенной, внутренняя гармония ее законов сами по себе представляют тайну. Изящную гипотезу предложил профессор Ю. А. Абрамов (ее изложение дается с любезного согласия автора). Размышляя о единстве и иерархическом устройстве Вселенной в том виде, в каком оно представляется сейчас в научной картине мира, можно подметить некоторую любопытную закономерность. Если выразить средний порядок массы объекта каждого структурного уровня в граммах, то на верхних ступенях четко прослеживается уменьшение массы в 10 000 раз. Вся масса наблюдаемой Вселенной - 1056 г; сверхскопления галактик (по Вокулеру) - 1052 г; гигантские скопления галактик, которые входят в сверхскопление, - ...1048 г. Средняя масса отдельной галактики сейчас оценивается как величина ...1044 г.

Далее пропуск - звездные скопления обладают средней массой порядка 10з6 г. Но оказывается, что существует еще такое образование, как гигантские пылевые облака с порядком массы 1040 г, так что этот пробел закрывается. Теперь сами звезды, несмотря на их ошеломляющее разнообразие, все-таки концентрируются по величине массы в пределах 1032 г. О планетах представление более расплывчато, поскольку нам известна, к сожалению, только одна семья планет. Но если отбросить крайние значения (Юпитер и Плутон), взять усредненную величину, то таким полномочным представителем окажется Уран 8,8Ч1028 г. Со спутниками планет немного проще, потому что известно несколько семей, по количеству и по размерам удивительно разных. Проанализировав их массовые параметры, мы приходим к выводу, что наиболее часто встречающиеся спутники планет имеют массу порядка 1024 г.

Племя астероидов чрезвычайно растянуто и распылено по интервалу размеров и масс. Но все исследователи единодушно указывают, что существует две области концентрации планетоидов на диаграмме их распределения - в интервале 1020 г для крупных и 1016 - для мелких. Неужели это совершенно слепая случайность? Затем идут космические тела, которые проявляют себя, ударяясь в планетную твердь и оставляя метеоритные кратеры. По земным метеоритам, конечно, трудно делать какие-либо заключения, так как они сильно преображаются, проходя сквозь земную атмосферу. Впрочем, некоторая статистика на этот счет имеется, и по ней можно реконструировать порядок массы влетающих в атмосферу тел. Но зато это дает более ясное представление о метеоритах, бомбардирующих Луну, безатмосферные спутники планет и оставляющих свои "автографы" на века и тысячелетия. Удивительно, но результаты расчетов по метеоритным кратерам, кажется, ложатся очень близко к порядкам 1012 и 108 г. Все! Далее испытывать природу на такое совпадение случайностей просто несправедливо. Хотя существуют еще ледяные кольца Сатурна с наиболее частым поперечником 0,6 метра и, следовательно, с порядком массы 9Ч104 г.

Но еще более удивительно, что и на другом конце мировой шкалы в микромире показатели степени подчиняются такой же закономерности. Масса электрона - 9,1 Ч10-28 г, масса протона и нейтрона - 1,6 Ч10-24. И даже масса покоя нейтрино по предварительным результатам имеет порядок величины 10-32 грамма. Таким образом, структура макромира имеет естественное деление на 14 ступеней (56:4). Как в старой России - 14 классов чиновников! Но интересно, что цифры 7, 14, 28 - как раз те самые предпочтительные числа природы, которые выведены Г.М. Идлисом из совершенно других фактов и принципов. Все это заслуживает пристального внимания, с целью создания непротиворечивой и естественной иерархической системы мироздания.

Подмеченная закономерность была выведена Ю. А. Абрамовым еще в 1987 году, за истекшие 10 лет он увидел, что "ряд" продолжается - и в сторону с отрицательными степенями: 10-4, 10-8 ... и так до 10-32. Итого получается 22 уровня иерархии строения Вселенной - от 1056 г, через каждые 104 раза - до 10-32 г. Интересно, что близко к такому же числу ступеней иерархии мироздания подошел и Э. К. Бороздин.

Космологи-релятивисты ставят себе в заслугу тот в общем-то бесспорный факт, что им удалось преодолеть так называемые космологические парадоксы - затруднения (противоречия), возникающие при распространении законов физики на Вселенную в целом. К классическим космологическим парадоксам обычно относят три: фотометрический (или парадокс Шезо - Ольберса), гравитационный (иначе парадокс Зелигера, или Неймана - Зелигера) и термодинамический.

Для любого наблюдателя - профессионала и непрофессионала - совершенно естественно, что повсюду в бесконечной Вселенной всегда имеются излучающие звезды и что их средняя пространственная плотность (количество звезд на данный объем пространства) в целом отлична от нуля. Однако просчитано, что в таком случае вся поверхность неба должна была бы быть ослепительно яркой, подобной, например, Солнцу. В этом и заключается фотометрический парадокс. И никакого темного неба по ночам не должно быть и в помине. В действительности же подобное не наблюдается: поверхностная яркость ночного неба в миллионы раз ниже, и мы имеем возможность наблюдать его во всем звездном великолепии. Выше уже приводились пояснения и расчеты В. П. Селезнева, которые позволяют разрешить противоречия данного парадокса.

При аналогичных условиях возникает и гравитационный парадокс. Если повсюду в бесконечной Вселенной имеются тяготеющие массы и средняя плотность распределения их при переходе ко все большим областям пространства не стремится к нулю достаточно быстро, то Ньютонов потенциал тяготения от этих масс не имеет определенного конечного значения; абсолютные ускорения движения тел, вычисленные на основе Ньютоновой теории, могут получаться неопределенными или неограниченно большими и т. п. Из существования этих парадоксов раньше нередко делались выводы, что необходимо отказаться от применения ко Вселенной известных нам законов физики или даже отказаться от самой идеи бесконечности Вселенной. К числу классических относится также термодинамический парадокс - вывод о неизбежности тепловой смерти Вселенной, преодоленный уже в рамках классической физики.

Парадоксы, возникающие в рамках дорелятивистских представлений, не имеют места в релятивистской космологии. В частности, фотометрический парадокс преодолевается в рамках модели расширяющейся Вселенной и концепции Большого взрыва.

Однако, как мы видим, космологические парадоксы снимаются вполне естественным образом и с позиций органическо-целостного понимания Вселенной и законов ее развития, что представляет одно из ключевых положений космистского мировоззрения.

Многие ученые пытаются предсказать не только прошлое, но и будущее Вселенной. В прошлом веке (да и в начале нынешнего) доминировала пессимистическая картина тепловой смерти Солнечной системы. Научно-популярные книжки по астрономии пестрели весьма впечатляющими картинками на эту тему. Крупнейшие астрономы мира соревновались в создании все более и более мрачных картин, рисующих безысходный конец Земли и Солнца.

Если бы сила света Солнца уменьшилась всего лишь на 3%, оно попало бы как раз на край главной ветви [диаграммы Герцшпрунга - Ресселла] и устремилось бы к состоянию белого карлика. Но при этом излучение видимого света и тепла упало бы столь значительно, что жизнь была бы изгнана с Земли. Среди известных нам белых карликов спутник Сириуса есть тот, на который Солнце могло бы больше всего походить; но он, как мы знаем, испускает в четыреста раз меньше света и тепла, чем Солнце. Повторяя все это на менее техническом языке, мы должны сказать, что Солнце находится теперь очень близко от того ненадежного состояния (если только оно уже не пришло к нему), в котором звезды подвержены опасности начать сокращаться, доводя при этом свое излучение до весьма малой части того, которое Солнце испускает теперь. При таком сокращении Солнца наши океаны превратились бы в лед, а наша атмосфера в жидкий воздух; представляется невозможным, чтобы жизнь на Земле могла продолжать существовать. В обширном небесном музее должны быть несомненно представлены экземпляры таких сжавшихся Солнц, вокруг которых обращаются планеты вроде нашей Земли. Но вопрос о том, несут ли на себе эти планеты замерзшие остатки жизни, некогда столь же кипучей, как теперь жизнь на Земле, остается, конечно, совершенно неприступным для нас.

Дж. Джинс. Вселенная вокруг нас После смены научной парадигмы взгляд на космическое будущее нашего мира изменился, но в нем вновь возобладали пессимистические ноты. Вот типичное рассуждение маститого автора на сей счет*. Звездная эра эволюции Вселенной закончится примерно через 1014 лет. Этот срок в 10 тысяч раз больше времени, прошедшего якобы от начала расширения Вселенной до наших дней. Дальше наступит очередь галактик, состоящих из сотен и сотен миллиардов звезд. В центрах галактик, по мнению сторонников концепции "Большого взрыва", находятся сверхмассивные "черные дыры", о чем вроде бы свидетельствуют бурные процессы в галактических ядрах, наблюдаемые астрофизиками. Для будущего галактик существенны очень редкие в наше время события, когда какая-либо звезда в результате гравитационного взаимодействия с другими звездами приобретает большую скорость, покидает галактику и превращается в межгалактического странника.

Звезды постепенно будут покидать галактику, а ее центральная часть будет понемногу сжиматься, превращаясь в очень компактное звездное скопление. В таком скоплении звезды будут сталкиваться друг с другом, превращаясь в газ, и этот газ в основном будет падать в центральную сверхмассивную дыру, увеличивая ее массу. Звезды также будут разрушаться приливными силами, пролетая слишком близко от этой "черной дыры". Конечный этап - это сверхмассивная "черная дыра", поглотившая остатки звезд центральной части галактики, и рассеивание около 90% всех звезд внешних частей в пространстве. Процесс разрушения галактик закончится примерно через 1019 лет, все звезды к этому времени давно погаснут и потеряют право именоваться звездами.

Для дальнейших процессов определяющей является предсказываемая релятивистской физикой нестабильность ядерного вещества. Имеется в виду, что протон хотя и очень долго живущая, но все же нестабильная частица. Теория "великого объединения", которая предсказывает бурные процессы в эпоху с 10-34 секунды по 10-32 секунды после начала расширения Вселенной, предсказывает и необходимость распада протона (а также и нейтрона в составе сложных ядер, который в этих условиях также считался стабильным). Среднее время его жизни оценивается примерно в 1032 лет. Конечный продукт распада протона - один позитрон, излучение в виде фотона, нейтрино и, возможно, одна или несколько электронно-позитронных пар. Хотя распад протона еще не наблюдался непосредственно, мало кто из физиков сомневается в неизбежности такого процесса.

Итак, примерно через 1032 лет ядерное вещество полностью распадется. Из мира исчезнут даже погасшие звезды. Но распад ядерного вещества уже задолго до этого срока начнет играть важную роль в эволюции Вселенной. Позитроны, возникающие при распаде нуклонов (это общее название протонов и нейтронов), аннигилируют с электронами, превращаясь в фотоны, которые вместе с фотонами, прямо возникающими при распаде нуклона, нагревают вещество. Только нейтрино свободно покидают звезду и уносят около 30% всей энергии распада. Процесс распада будет поддерживать температуру умерших звезд и планет на уровне хоть и низком, но все же заметно отличном от абсолютного нуля. Так, белые карлики, остыв за 1017 лет до температуры 5 кельвинов, будут потом сохранять эту температуру из-за выделения энергии при распаде вещества внутри их. Нейтронные звезды остывают за 1019 лет до температуры около 100 кельвинов, после чего распад вещества в них будет поддерживать эту температуру. Спустя 1032 лет все ядерное вещество полностью распадется, звезды и планеты превратятся в фотоны и нейтрино.

Несколько иная судьба у рассеянного в пространстве газа, который останется после разрушения галактик (по массе он может составить около одного процента всего вещества Вселенной). Ядерное вещество этого газа тоже, разумеется, распадется через 1032 лет. Однако в этом случае позитроны, возникающие при распаде, уже не будут аннигилировать с электронами - из-за крайней разреженности газа вероятность встречи этих частиц чрезвычайно мала, и в результате образуется разреженная электронно-позитронная плазма. К этому времени, то есть через 1032 лет, во Вселенной останутся еще черные дыры, возникшие из массивных звезд после их угасания, и сверхмассивные "черные дыры", образовавшиеся в центрах галактик (об их судьбе мы скажем немного позже).

Что же будет происходить во Вселенной после распада ядерного вещества? В ту далекую эпоху во Вселенной будут присутствовать фотоны, нейтрино, электронно-позитронная плазма и "черные дыры". Основная часть массы окажется сосредоточенной в фотонах и нейтрино. Ибо именно в эти виды материи превратится обычное вещество после распада. Начнется эра излучения. Правда, надо помнить, что это излучение чрезвычайно сильно остывшее.

С расширением Вселенной плотность массы излучения быстро будет падать, так как уменьшается и плотность числа частиц, и энергия каждого кванта (а значит, и его масса). В отличие от излучения средняя плотность обычной материи в виде электронно-позитронной плазмы и "черных дыр" убывает только из-за уменьшения их концентрации при расширении Вселенной. Значит, плотность этих видов материи убывает медленнее, чем плотность излучения. Поэтому ко времени 1033 лет плотность материи уже будет определяться главным образом массой, заключенной в "черных дырах". Ее будет гораздо больше, чем в электронно-позитронной плазме. Если масса покоя нейтрино не ноль, как мы это разбирали выше, то значительная доля массы останется также в нейтрино. На смену эре излучения придет эра "черных дыр"!

Но и "черные дыры" не вечны. В поле тяготения вблизи "черной дыры" происходит, как мы знаем, рождение частиц; причем у "черных дыр" с массой порядка звездной и больше возникают кванты излучения. Такой процесс ведет к уменьшению массы "черной дыры", она постепенно превращается в фотоны, нейтрино, гравитоны. Но процесс этот чрезвычайно медленный. Скажем, "черная дыра" с массой в 10 масс Солнца испарится за 1069 лет, а сверх массивная "черная дыра", масса которой еще в миллиард раз больше, - за 1096 лет. И все же постепенно все "черные дыры" превратятся в излучение, и оно вновь станет доминирующим по массе во Вселенной, снова наступит эра излучения. Однако это излучение несравненно более холодное, чем излучение в эпоху распада вещества. Вследствие расширения Вселенной плотность излучения, как уже говорилось, падает быстрее плотности электронно-позитронной плазмы, и через 10100 лет станет доминирующей именно эта плазма, и, кроме нее, во Вселенной не останется практически ничего.

На первый взгляд картина эволюции Вселенной в отдаленном будущем выглядит весьма пессимистически из-за постепенного распада, деградации, рассеяния. В возрасте Вселенной 10100 лет в мире останутся практически только электроны и позитроны, рассеянные в пространстве с ужасающе ничтожной плотностью: одна частица будет приходиться на объем, равный 10185 объемам всей видимой сегодня Вселенной (читатель, конечно, представляет, что последняя из приведенных цифр означает единицу со 185-ю нулями).

Так ли это? Означает ли, что в будущем замрут все процессы, не будет происходить активных движений физических форм материи, невозможно будет существование каких-либо сложных систем, а тем более разума в какой бы то ни было форме?

Космическая философия в лице как русского, так и мирового космизма отвечает безусловно отрицательно на вопрос в подобной постановке. Космистское миропонимание вооружает человека осознанием своей исторической миссии и ответственности на том отрезке общественного развития, с которым связана его собственная судьба, но от которого - в соответствии с личным вкладом каждого - зависит также и судьба последующих поколений. Он - носитель и хранитель материального и духовного богатства, выработанного предшественниками. Он - связующее звено между прошлым и будущим. Он, наконец, не просто представитель своего народа и своей эпохи. Он - планетарное и солярное существо (жизнь на Земле невозможна без Солнца), существо космическое, связанное множеством неразрывных и не до конца еще выявленных нитей со Вселенной. Вселенной, горизонт которой - бесконечность, а прошлое и будущее - вечность.




Тайны Вселенной