Предисловие автора сайта: вниманию читателей сайта "Знания-сила" предлагаются ряд оригинальных суждений о наиболее общих тенденциях эволюции «нашей» Вселенной, о её прошлом, настоящем и будущем. Нетрадиционную гипотетическую концепцию автора Б.А.ГВАРДИОНОВА можно принять, а можно, конечно, и отвергнуть... Но рассуждения об эволюции Вселенной всегда интересны и увлекательны.. В. Каланов.

О механизме Большого взрыва

На рубеже второго и третьего тысячелетий нашей эры в космологии наибольшего признания получила гипотеза горячей Вселенной, возникшей в результате Большого взрыва; хотя и не все космологи с этой гипотезой согласны. Считается, что вся масса-энергия пребывала неопределённо долгое время в очень малом объеме и характеризовалась чрезвычайно большой плотностью и немыслимо высокой температурой. Такое состояние материи получило название «сингулярность». В какой-то момент масса-энергия взорвалась — произошел так называемый Большой взрыв, который в теории описывается уравнением Фридмана. Когда это случилось? В мае 1999 года группа американских учёных, применив различные методики, уточнила «дату рождения» Метагалактики. Оказалось, от первого мгновения Большого взрыва прошло не более 12 миллиардов земных лет. Именно с этого момента Вселенная стремительно расширяется. Смещение спектральных линий в красную сторону (эффект Доплера) дало возможность установить закономерность расширения: чем дальше от нас находится внегалактический объект, тем быстрее удаляется (закон Хаббла). Этот феномен часто называют «разбега́нием галактик». Хотя это не совсем точно, поскольку «разбегаются» не галактики, а их сверхскопления. Считается, что «живым свидетелем» тех далеких событий является реликтовое космическое излучение, возникшее в момент Большого взрыва и теперь пронизывающее пространство во всех направлениях.

Сингулярность Вселенной

Сценарий и математический аппарат Большого взрыва имеют неплохую корреляцию с наблюдательными данными. Поэтому у большинства космологов почти не осталось сомнений в достоверности этого сценария. Между тем нет единодушия относительно прошлого и будущего Вселенной. Что было до Большого взрыва? Был ли он единственным? Как дальше будет эволюционировать Вселенная? На эти вопросы и попытаемся ответить в несколько новом ра́курсе...

В литературе чаше всего рассматриваются три модели горячей Вселенной: открытая, закрытая (замкнутая) и пульсирующая.

Модель открытой Метагалактики конструируется на предположении, что средняя плотность вещества в пространстве недостаточна, чтобы силой гравитации преодолеть инерцию Большого взрыва и прекратить «разбега́ние» сверхскоплений галактик. Таким образом, расширение Метагалактики будет продолжаться всегда в направлении к её так называемой «тепловой смерти».

Закрытая модель предусматривает, что массы — энергии намного больше, чем мы можем наблюдать. В межзвездных и межгалактических просторах есть немало «скрытой» массы. Следовательно, силой гравитации инерция Большого взрыва будет преодолена́, и расширение Метагалактики сменится сжатием. Расчеты, сделанные на основе известных физических законов, показывают, что после достижения сингулярности нового Большого взрыва не будет, то есть Большой взрыв, породивший «нашу» Метагала́ктику, как и в модели открытой Вселенной, был единственным.

Близка к закрытой и модель пульсирующей Вселенной. В частности, академик Андрей Сахаров в своё время вычислил вероятность такой модели. У него вышло, что каждый последующий (после «нашего») Большой взрыв должен быть менее мощным, чем предыдущий. Свою модель Андрей Дмитриевич изобразил в виде затухающей синусоиды.

Ограниченное число циклов пульсаций при этом неотвратимо должно завершиться эволюцией Вселенной в направлении к её «тепловой смерти».

Между тем, если глубоко вдуматься, подобные модели — и открытая, и закрытая, и с затухающей пульсацией — очень уязвимы. Они имеют право на существование только в том случае, если признать наличие Начала процесса, Первого (или Единственного) Большого взрыва. Но коль скоро было Начало, то эволюция Вселенной — или после единственного Большого взрыва, или после их затухающего ряда — уже давно (бесконечно давно) должна была состояться, свершиться и завершиться «тепловой смертью»! Ведь в прошлом была Вечность. А по сравнению с нею какой угодно промежуток времени является крошечным, незначительным, стремящимся к нулю...

Таким образом, общая картина сущего должна быть иной. Какой же?

Масса, вещество есть мера, эквивалент энергии. Это следует из известной и простой формулы, на основе которой Эйнштейн построил теорию относительности: Е = mc² , где Е — энергия, m — масса, c — скорость света в вакууме. Когда при сжатии Вселенной концентрация материи достигнет критического значения, гравитация уже не в силах удержать «в тесноте» чрезвычайно сильно «спрессо́ванную» массу-энергию. И Большой взрыв грядет непременно и спонтанно. Как в двигателе дизеля: при достижении критического предела сжатия топливо самопроизвольно взрывается.

Подчеркнём, подобное объяснение механизма Большого взрыва не традиционно. Так, Л. Мухин в книге «Мир астрономии» пишет: «При взрыве расширение происходит из-за разности между большим давлением продуктов взрыва и малым давлением окружающего их атмосферного воздуха. Но, когда мы рассматриваем раннюю Вселенную, понятия «снаружи» и «внутри» теряют смысл, а давление в однородной Вселенной распределено́ равномерно. Между различными частями Вселенной нет разности давления, а значит, нет и силы, вызывающей расширение.

В чём же дело? Почему Вселенная начала расширяться? На этот вопрос сегодня нет общепринятого ответа».

В данном случае не учитывается принципиальная разница между обычным взрывом в земных условиях и вселенским Большим взрывом. Как известно, гравитация является наиболее слабым среди четырех фундаментальных взаимодействий (по сравнению с сильным, слабым и электромагнитным). Гравитационные силы проявляют себя только при наличии больших (космических масштабов) масс. При обыкновенном земном взрыве никаких эффектов, следующих из общей теории относительности, не наблюдается. Между тем в условиях Большого взрыва эти эффекты и имеют решающую роль. В данном случае соревнование идёт не между большим внутренним и слабым внешним атмосферным давлением, а между гравитацией, стремящейся сжать массу-энергию «в точку», и бунтарским сопротивлением этому с её стороны. Победа массы-энергии в этом поединке и есть Большой взрыв.

Примем во внимание, что характеристику сингулярности мы составляем на основании известных физических законов, действующих в «нашей» (расширяющейся) Вселенной. Между тем свойств материи в состоянии сингулярности (когда чрезмерно уплотнё́нная масса-энергия и дальше стремительно сжима́ется гравитацией) мы точно не знаем. И можно предположить, что «там» царят другие физические законы. Они вступают в действие на заключительном этапе сингулярности и «останавливают движение» материи к бесконечно большой плотности и бесконечно высокой температуре.

Пульсация Вселенной как энергетический процесс

Итак, не исключено, что Вселенная функционирует в бесконечной серии Больших взрывов, происходящих периодически — закономерно и самопроизвольно — в силу внутренних свойств само́й материи. Вселенная не нуждается во внешнем (или сверхъестественном) вмешательстве. В основе основ эволюции Вселенной — бесконечный процесс преобразования энергии. Метагала́ктика — это наиграндиознейшая динамическая система. Любая динамическая система может быть устойчивой, стабильной лишь в условиях энергетического баланса, равновесия. Гравитация, как известно, также является одним из видов энергии. Таким образом, пульсация Вселенной есть точно сбалансированный (колебательный, маятниковый) энергетический процесс.

Какой-либо последующий Большой взрыв в принципе не может быть менее или более мощным, чем предыдущий. Ведь взрывается вся масса-энергия. И ни один её квант не может оказаться потерянным. Ему просто некуда податься из Вселенной. И дополнительному неоткуда взяться. Так однозначно диктует фундаментальный физический закон сохранения и превращения энергии.

Вырисовывается стройная модель горячей пульсирующей Вселенной. Графически её можно изобразить Равновеликими Волнами синусоиды, которая не имела начала и не будет иметь конца.

... Модель вечной пульсирующей Вселенной иногда критикуется потому, что, дескать, в этом случае бесконечная во времени Метагала́ктика выглядит как своеобразный вечный двигатель, невозможность существования которого доказывается наукой. Вселенная как перпетуум-мо́биле? А почему бы и нет? В соответствии с началами термодинамики перпетуум-мо́биле существовать не может. И правильно: вечного двигателя в природе нет. Кроме... само́й Природы. Да, во Вселенной абсолютно всё имеет начало и конец. И никаких вечных двигателей! Исключение единственное — сама Вселенная. Её эволюция, как уже сказано, состоит из бесконечного ряда циклов пульсаций, каждый из которых имеет своё начало и конец. Когда расширение Метагалактики прекратится, исчерпав энергетический ресурс инерции, полученный при очередном Большом взрыве, в этот момент прекратится действие известных нам физических законов (нача́л) термодинамики, что были справедливы в расширяющейся Вселенной. В условиях нового этапа, когда вектор эволюции материи резко изменится на противоположный, вступают в действие другие физические законы, справедливые для этапа сжатия.

Сверхскопления галактик, которые раньше «разбегались», а также галактики, звёзды, другие космические тела начнут «сбега́ться», приближаться друг к другу с возрастающей скоростью, стремясь «схлопнуться в точку». Но этот процесс длится только до определенного критического значения. А за ним — новый Большой взрыв. И новое начало! Но не Вселенной, а лишь очередного цикла пульсации. Чем не величественная картина вечного двигателя?! Так и реализуется симме́трия Вселенной в пространственно-временном измерении.

Следует признать, что пульсирующая модель Вселенной менее популярна по сравнению с открытой и закрытой моделями также потому, что будто бы сужает потенциальную неисчерпаемость форм существования материи. Высказываются мнения, что в таком случае в каждом цикле пульсации абсолютно всё должно самым точным образом повториться, поскольку повторяется «качество» материи, то есть её форма.

Закон бесконечности уника́льностей

... Это возражение отпадает, если предположить, что в природе действует закон бесконечности уника́льностей. В обобщенном виде его можно сформулировать так: «Любая достаточно сложная система в природе является уника́льной», то есть единственной в своем роде, неповторимой. Вселенная — самая сложная система. Таким образом, после каждого Большого взрыва «качество» материи не повторяется. Например, в цикле, в котором образовалась «наша» Метагала́ктика, определенная часть энергии представлена веществом. В живом цикле пульсации это может быть антивещество. Или масса-энергия предстанет в какой-либо иной ипостаси. Так реализуется неисчерпаемость форм существования материи.

В большом, как и в малом. В обыкновенной людской семье родители имеют строго определенный и стабильный набор генов, а дети рождаются разные...

Из закона бесконечности уника́льностей следует и такой частный вывод: «Каждый достаточно сложный естественный космический объект является уникальным», то есть неповторимым, отличным от других во многих своих характеристиках, единственным в своём роде. И нет двух (и более) абсолютно идентичных. Как нет двух совершенно одинаковых деревьев в лесу́. Как нет и не было одинаковых людей на Земле. Даже однояйцовых близнецов мать различает по каким-то признакам, а главное — и судьбы у них будут различны.

Для того чтобы где-нибудь возникла и разви́лась ещё одна цивилизация, подобная нашей, недостаточно идентичности астрономических, космогонических, физических и других параметров. Ведь отличие любого космического объекта от других подобных обусловлено не только различными физическими и химическими показателями, повторение которых в принципе возможно. Но поскольку имеем дело с большими интервалами времени — миллионами и миллиардами лет, — не меньшее значение в этом смысле приобретает индивидуальная судьба космического тела, складывающаяся своеобразно.

В частности, на эволюцию планеты могут существенно повлиять космические катастрофы. Только один пример. Известно, что 65 миллионов лет тому назад в результате предполагаемого столкновения Земли с астероидом на нашей планете исчезли динозавры, так как быстро изменились природные условия. Динозавры господствовали и на суше, и в воздушном, и в водном бассейнах. Погибло и 75 процентов других видов животных. Если бы столкновения не случилось, эволюция фауны (да и флоры), очевидно, пошла бы по иному пути. И не исключено, что в новых условиях гомо са́пиенс не появился бы... Между тем, по данным палеобиологии, за несколько миллиардов лет существования жизни Земля не менее 13 раз переживала катаклизмы, кардинально менявшие среду обитания и, вследствие этого, возможности и приоритеты биологической эволюции.

Таким образом, судьба любого космического тела, как и судьба отдельного человека, — неповторима, индивидуальна, то есть уникальна.

Чтобы человек, каким его знаем, смог появиться на другой гипотетической планете — двойнике Земли, на эту планету также должен был упасть, причем в точно определенную эпоху, такой же массы астероид. И эта катастрофа должна была повлечь за собой точно такие же последствия, как на Земле в мезозойскую эру. Это же условие обязательно и для всех других случайных катаклизмов, пережитых нашей матушкой-Землей за четыре миллиарда лет существования на ней жизни. Подобные совпадения — вне пределов вероятного. Поэтому есть основания утверждать, что развитие на нашей планете такого удивительного существа, как Человек Разумный, — явление исключительное. Это результат не только действия естественных законов, но и последовательного уникального ряда случайностей. И вряд ли правы авторы, считающие, что эволюция живой материи в направлении к Человеку Разумному — оптимальный магистральный путь развития живой природы.

Конечно, эти рассуждения не исключают возможности развития на планетах иных звёздных систем форм жизни и цивилизаций, но резко отличных от земных. Однако есть ли где-нибудь в далёком космосе другая жизнь и другая цивилизация, мы, люди Земли, вероятно, никогда не узнаем. Эту тайну охраняет неумолимый фактор: пространство — время.

Данные палеобиоценоза свидетельствуют, что любая популяция живых организмов существует ограниченное время. И вряд ли природа сделает исключение для популяции людей... Это обязывает нас ответственнее заботиться о сохранении естественной среды́ на нашей колыбели — Земле, жизни на ней, её неповторимой цивилизации.

После каждого Большого взрыва материя обязательно развивается до стадии живой и разумной? Если признать справедливость закона бесконечности уникальностей — не обязательно. В других циклах пульсации Вселенной живая (и разумная) материя может появиться в какой-то форме, а может и не появиться. Взрыв есть взрыв, тем более вселенский Большой взрыв. Вспомним, что на ми́кроуровне материя имеет вероятностный характер.

Наконец, попробуем приблизительно рассчитать общую продолжительность одного цикла пульсации. Поскольку в современную эпоху уже наблюдается некоторое замедление ускорения «разбегания галактик», вероятно, этап расширения Метагалактики продлится еще приблизительно 12 миллиардов лет. (Наша цивилизация близка к середине этого пути.) Сжатие займет такой же срок. В итоге получаем общую продолжительность цикла пульсации (расширение — сжатие) — примерно 50 миллиардов земных лет. С такой периодичностью, возможно, и происходят Большие взрывы.

Некоторые космологи считают, что о будущем сущего сегодня говорить преждевременно, так как наука лишь приблизилась к раскрытию общей формы Вселенной. Только когда эта форма будет установлена, появится возможность прогнозировать отдельную перспективу: бесконечность во времени или путь к «тепловой смерти»?

В таком утверждении скрыто логическое противоречие. Если признать вечность сущего, отпадают рассуждения типа: «Если форма такая-то, то Вселенная вечна, а если форма иная, то...» Если бы судьба Вселенной зависела от какого-либо фактора, она (повторимся!) состоялась бы, свершилась и завершилась уже бесконечно давно. Поэтому в предполагаемой усовершенствованной модели горячей пульсирующей Вселенной все другие су́дьбы, кроме Вечности, в принципе некорректны.

И последнее. Из наших рассуждений вполне закономерно вытекает вывод: в возникновении жизни на Земле и появлении на ней Человека Разумного «повинен»... случай? По всей вероятности, дело обстоит именно таким образом. Его Величество Случай, вернее, последовательный ряд благоприятных «Их Величеств» и обеспечил развитие на нашей планете живой материи, эволюционировавшей и до стадии разумной. И данные утверждения не противоречат закону больших чисел, позволяющему в некоторых условиях рассматривать случайность как закономерность. В такой сложной системе, как Ме́тагалактика, невозможно избежать случайностей. Таким образом, возникновение жизни на Земле и появление человека — заслуга Закономерности и Случайности: каждая сыграла свою важную роль. Это две стороны одной медали, что можно назвать и диалектическим единством и борьбой противоположностей. Благодаря удачному (конечно, с точки зрения землян) сочетанию этих двух факторов и возникла именно такая цивилизация, какую имеем в начале XXI века. При любой другой их комбинации картина сущего была бы совершенно иной...