Нереальная реальность. Вся трилогия в одной книге Кананин Андрей

Глава 1. Большой Взрыв

Если бы вы оказались в открытом космосе 13 миллиардов 798 миллионов лет назад, то вас ошеломила бы зияющая вокруг пустота. Тогда не было ни света, ни звука, ни движения, не было вообще ничего, даже пространства и времени.

И вдруг всё изменилось в одно мгновение. Космос ожил, засверкал самыми разными красками и оттенками.

Произошёл Большой Взрыв.

Случилось событие, положившее начало Вселенной, определяющий момент истории Мироздания, рождение всего сущего.

Конечно, такое описание – просто красивая аналогия. Большой Взрыв невозможно увидеть из «безопасного» места. Отлететь на космическом корабле подальше от эпицентра взрыва и посмотреть на происходящее со стороны не получится. Отлететь некуда, потому что нет пространства. Смотреть не на что, потому что нет материи. Думать некогда, потому что нет времени.

До момента Большого Взрыва не было даже полной пустоты. Потому что, пустота – это что-то. А за пределами Большого Взрыва не было абсолютно ничего.

Нам очень сложно вообразить картину возникновения мира. Трудно представить себя на месте стороннего зрителя в тот момент, когда ни одного зрителя не могло быть в принципе.

Большой Взрыв не являлся событием, которое произошло в уже существующей Вселенной. Он находился за рамками бытия. Это был сам акт зарождения Мироздания.

Эпоху до Большого Взрыва бессмысленно рассматривать имеющимися в нашем распоряжении научными методами. У учёных просто нет необходимых инструментов, чтобы понять явления, находящиеся за пределами физики. Совершенно непонятно, как описать событие вне пространства и времени. Поэтому Большой Взрыв остаётся самой большой загадкой всех времён. Но постепенно наука приоткрывает завесу тайны.

Точно установлено, что окружающий нас мир возник из очень необычного и экстремального начального состояния. В момент зарождения Вселенной температура и плотность вещества были бесконечными. Как можно измерить бесконечность, мы пока что не понимаем.

Однако, как только случился Большой Взрыв, стартовал отсчёт времени. А рассчитать то, что произошло за конечный промежуток времени, даже если это миллиарды лет, вполне реально.

Сегодня все галактики в космосе разлетаются друг от друга с определёнными скоростями. Учёные смогли измерить скорость разлёта.

Выяснилось, что если направить время вспять, то разбегание всех звёзд стартовало примерно 14 млрд. лет назад из условного единого центра. Из невообразимо плотной и горячей точки, называемой сингулярностью. В ней была сконцентрирована вся существующая материя и энергия. Плотность в точке сингулярности составляла 10⁹³ граммов в кубическом сантиметре. Температура достигала 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000°С. Её размер не превышал 0.000000000000000000000000001 сантиметра.

Такая точка была лишена какой-либо структуры в нашем понимании. В ней не действовали законы физики, не существовало ни пространства, ни времени.

Но, как выясняется, она была удивительно организованным и упорядоченным образованием. Потому что её взрыв привёл к резкому сдвигу в сторону роста глобального беспорядка в наблюдаемой структуре Мироздания. То есть, к образованию нашей огромной Вселенной.

Теория Большого Взрыва подразумевает, что такое изначальное экстремальное состояние может быть присуще высокоэнергетическому вакууму, который внезапно потерял стабильность. То есть, всё сущее произошло из ничего.

Поэтому неверно думать, что существовал микроскопический сверхплотный комочек вещества, разлетевшийся в разные стороны. Миллиарды современных звёзд никогда не помещались в крохотном объёме. Материальные частицы, из которых состоит любое вещество, включая звёзды, планеты и людей, сами были порождены особыми начальными условиями вакуумного распада.

Большой Взрыв не являлся взрывом в обычном смысле этого слова. Он произошёл везде и одновременно. Это был взрыв самого пространства, который привёл вещество в движение. Расширялась не материя. Расширялось пространство. Очень важно понять эту разницу – отличие между расширением в пространстве и расширением самого пространства. Тогда можно интуитивно представить себе Большой Взрыв.

Корректное описание такого исходного состояния неподвластно современной науке. В тот краткий миг миросотворения время и пространство были запутаны в единую пространственно-временную пену и в нашем понимании не существовали. Все фундаментальные физические взаимодействия составляли единое целое. При такой чудовищной плотности материи и энергии законы природы просто не могли нормально работать.

Поэтому теория Большого Взрыва – это объяснение не причины самого «взрыва», не нулевого момента времени, а описание событий, произошедших в первые мгновения после него, а также реальных механизмов, запустивших дальнейшую эволюцию Космоса.

Хотя полного понимания зарождения Вселенной нет, кое-что нам известно достоверно. Наука достаточно точно понимает, что происходило в нашем мире спустя всего 0.0000000000000000000000000000000000000000001 секунды после возникновения Космоса. Мы знаем, что в эти самые первые мгновения доминирующей силой была гравитация. Но, проявлявшая себя в очень необычном состоянии.

Гравитация знакома нам, как сила притяжения. Но, оказывается, в экстраординарных условиях Большого Взрыва она способна переродиться и стать огромной силой отталкивания, направленной не вовнутрь, а наружу.

В точке сингулярности гравитация проявила это своё удивительное свойство с необычайной силой. Отдельные регионы пространства за микроскопическое мгновение оказались разбросаны друг от друга c колоссальной скоростью.

При этом никакого «центра» взрыва не было.

Грубой аналогией Большого Взрыва является процесс надувания воздушного шарика. Если вы нарисуете на сдутом шарике фломастером точки, а потом надуете его, то точки начнут «разбегаться» в разные стороны. Чем дальше нарисованные точки были изначально удалены друг от друга, и чем сильнее вы надуваете шарик, тем быстрее они станут «разлетаться». Но ни одна из точек при этом не будет «центром» раздувания шарика. Они все равноценны. Каждую из них можно считать «началом» расширения.

Аналогично, и во Вселенной нет точки отсчёта. Исключительно ради удовлетворения любопытства романтиков скажу, что, зная абсолютную скорость движения нашей Галактики, можно примерно указать местоположение в небе, откуда она «прилетела», то есть где примерно располагалось галактическое протовещество в момент Большого Взрыва.

Эта точка находится в районе созвездия Пегаса, желающие могут ночью посмотреть на этот участок неба в любительский телескоп, в подзорную трубу или просто в бинокль. Конечно, говорить о том, что это центр Большого Взрыва бессмысленно. Повторю, это только направление взгляда на небо, а не реальное расположение звёзд в созвездии.

Традиционная теория Большого Взрыва признаётся большинством учёных и достаточно полно объясняет физические законы Мироздания. Но такое понимание – лишь самое начало нашего познания Природы. Есть обоснованная альтернатива.

Возможно, наш мир возник из вакуумной аномалии, образовавшейся в другой вселенной. Такой подход не противоречит имеющимся научным данным.

Большой Взрыв, которым мы обязаны своим рождением, может произойти в любой момент в любой точке Космоса при наличии необходимых условий. Даже в нашей Вселенной не исключено образование аномалии, которая породит абсолютно новое Мироздание.

Более того, существуют теории, в которых такие дочерние вселенные возникают непрерывно, как бы отпочковываясь от своих прародительниц. В каждой из этих вселенных могут действовать физические законы, кардинально отличающиеся от известных нам.

Все эти миры существуют в едином пространственно-временном континууме, но настолько далеко разнесены в нём друг от друга, что никак не взаимодействуют и даже не ощущают взаимного присутствия. Такой Космос представляет собой симбиоз самых различных, подчас поистине фантастических, альтернатив бытия.

И я обязательно в дальнейшем ещё неоднократно буду рассказывать в книге об удивительных возможностях, которые предполагает подобный сценарий.

Глава 2. Реликтовое излучение

Когда космологи рассуждают о происхождении Вселенной, то естественным является вопрос – откуда им известно о том, что случилось миллиарды лет назад? Ответ нужно искать, взглянув на звёзды.

Ваши глаза воспринимают ночное небо в чёрном цвете. Но если бы они могли различать длинные световые волны, то вы бы с удивлением обнаружили, что небо полностью заполнено слабым, однородным и постоянным фоновым излучением.

Это излучение, носящее название реликтового, единственное, что сегодня осталось от Большого Взрыва. Ежесекундно через каждый кубический метр пространства в любом месте Вселенной пролетает 400 млн. этих древних частичек первозданного света.

Раньше реликтовое излучение было невообразимо горячим. Но с момента Большого Взрыва прошло почти 14 млрд. лет. Космос за это время существенно охладился. Сегодня температура реликтового излучения всего на 2.73 градуса Кельвина выше абсолютного нуля.

Хотя ваши глаза не способны различить реликтовое излучение в космосе, вы можете обнаружить его буквально в собственном доме. Это всем известная «рябь» в телевизоре, не настроенном на конкретный канал.

Только вообразите себе всю одновременную банальность и грандиозность происходящего, когда вы смотрите в пустой мерцающий экран. Конечно, обидно, что неожиданно прервалось популярное ток-шоу, но взамен вы получили возможность без какой-либо абонентской платы посмотреть в прямом эфире трансляцию зарождения бытия.

Для специалистов, конечно, важны не эти занимательные факты.

Для нас реликтовое излучение стало основным инструментом космологических исследований. Благодаря этому артефакту, учёные способны реконструировать события, которые происходили во Вселенной в самом начале её существования.

То, что тогда произошло, оставило свой вечный отпечаток на условной карте реликтового излучения. Поскольку в целом оно очень однородно то, выискивая необычные «следы» прошлых эпох, всякие неоднородности фоновой трансляции, искажения и мелкие необычные вкрапления в целом единый рисунок, астрофизики способны очень точно восстановить информацию о молодой Вселенной. В том числе, такие важные последствия Большого Взрыва, как образование сложных структур в космосе и появление галактик.

Маленькие плотные пятнышки на карте современного реликтового излучения – это отпечатки зарождения звёздных скоплений в далёком прошлом. Таким образом, исследуя карту, можно в прямом смысле слова заглянуть в очень древние эпохи. Увидеть и понять, как всё было устроено и что происходило миллиарды лет назад.

Дело в том, что световому лучу, несмотря на огромную скорость движения фотонов в межзвёздном пространстве, необходимо колоссально много времени, чтобы достичь ваших глаз из отдалённых областей космоса. Например, свет звёзд Туманности Андромеды летит до Земли около 2.5 млн. лет. Поэтому, смотря на ночное небо, вы на самом деле видите звёзды в очень-очень далёком прошлом. Некоторые из них уже давно погасли. Их свет достиг Земли только в наши дни. Поэтому анализ карты реликтового излучения – это своеобразная космологическая археология.

Не менее важно и другое обстоятельство.

Единичная однородность реликтового излучения подтверждает общую однородность законов физики во всей Вселенной. Это критически важное знание для науки.

Если бы физические законы были неодинаковыми в разных частях космоса, то мы не могли бы уверенно утверждать, что наши научные знания являются точными, фундаментальными. Как следствие, разрушилась бы вся современная картина понимания Мироздания.

Например, если скорость света в нашей Галактике отличается от её значения в той же Туманности Андромеды, то знаменитая формула Е=mс², как, впрочем, и вся теория относительности Альберта Эйнштейна1, не была бы универсальной.

Это бы означало, что в разных частях космоса работает разная физика. Тогда, в первую очередь, мы были бы не уверены в том, что в любой области пространства время течёт одинаково, что сразу поставило бы под сомнение правильность нашего понимания всех физических процессов в природе.

Если время глобально не синхронно, то любой вопрос о любом событии в окружающем мире становится бессмысленным.

Для вас случится одно, а для меня – совсем другое, всё запутается и любая точка отсчёта станет некорректной. Привычный нам мир просто не может существовать при таких природных законах.

Благодаря реликтовому излучению, мы уверены в том, что Вселенная появилась в результате Большого Взрыва, а базовые физические постулаты – едины в любом месте наблюдаемого пространства.

Глава 3. Фотометрический парадокс

Когда мы смотрим на тёмное ночное небо… Кстати, а почему оно тёмное?

Фотометрический парадокс, сформулированный Генрихом Ольберсом2, заключается в этом, казалось бы, детском вопросе. На него можно дать такой же наивный ответ: небо тёмное, потому что Солнце не освещает его ночью. Однако, не всё так просто.

Если Вселенная бесконечна и содержит бесконечное число звёзд, значит при взгляде на небо, куда бы вы ни посмотрели, вы обязательно должны увидеть звезду. То есть, ночное небо должно быть сплошь усыпано яркими точками и светиться в ночи.

Реально мы наблюдаем тёмное небо с относительно редко расположенными на нём отдельными маленькими звёздочками. Это парадоксально. Но, только на первый взгляд.

Если бы Вселенная была вечной, статичной и имела евклидову геометрию, то ночное небо действительно было бы очень ярким. На самом деле мы знаем, что космос образовался около четырнадцати миллиардов лет назад, поэтому наблюдаемая Вселенная содержит хоть и огромное, но всё же конечное число звёзд.

Их, конечно, очень много, но не бесконечно много для того, чтобы усыпать всё небо яркими жёлтыми точками. Поэтому, в целом – в космосе достаточно пусто и темно.

Кроме того, мы знаем, что в результате Большого Взрыва пространство расширяется. Звёзды удаляются от нас с большой скоростью, интенсивность их излучения значительно снижается. Многие очень дальние звёзды или очень тусклые, или мы их вообще не видим.

То есть, космосу присуща динамика и даже если бы в нём было бесконечное число звёзд, их свет не смог сжечь нас. Это не просто большая удача, но и важный философский вывод.

Он утверждает, что в статичной Вселенной жизнь не смогла бы образоваться. Ночное небо представляло бы собой невообразимо яркое ослепительное полотно. Никто не смог бы выжить под этим испепеляющим свечением. Звёзды и планеты вначале разогрелись бы до огромных температур, а потом были уничтожены мощным потоком фонового излучения.

Динамичный же Космос создал благоприятные стартовые условия для возникновения жизни.

Глава 4. Наблюдатель

В космологии термин «наблюдатель» является одним из ключевых. Без его понимания, сложно разобраться во многих вопросах, которые обсуждаются в моей книге. Поэтому важно с самого начала уяснить суть этого термина.

Мне ближе всего определение, согласно которому наблюдателем является тот, кто обладает сознанием и знаниями. То есть, разумное существо, способное независимо измерять физические законы. Именно разумное, а не просто живое, хотя критерии жизни и разумности достаточно расплывчаты.

Я исхожу из того факта, что условная собака-наблюдатель не способна передать информацию, то есть рассказать нам, что именно она видит. Тогда как человек может сообщить данные наблюдения другому человеку.

Некоторые учёные считают, что подобную функцию способно выполнить автономное записывающее устройство. Грубо говоря, хороший компьютер. Я думаю, это не так.

Мне кажется, записывающее устройство не способно в полной мере заменить наблюдателя, потому что тогда некому будет прочесть и понять записанное.

Чтобы передать и принять информацию, нужен осознающий субъект, способный интерпретировать показания детектора.

Важен не сам акт измерения, а факт поступления информации к наблюдателю. В этом смысле наблюдение – это не просто фактическое присутствие в мире, а способность дать оценку происходящему.

Само по себе наличие файла в компьютере, без его расшифровки, никоим образом не расширяет возможные границы познания.

Совсем иное, когда кто-то способен прочесть текст, сделать на его основе адекватные выводы, и начать действовать.

Тогда, и только тогда он сможет наблюдать реальность, чтобы сравнить видимое с расчётами.

Поэтому фиксация данных и их оценка – две большие разницы.

Записывающее устройство не способно оценивать. Это может сделать лишь разумное существо.

Между прочим, именно люди смогли создать искусственную аппаратуру, способную фиксировать измерения. Подобных естественных детекторов нет.

Сам факт нашего существования означает, что на некоторой стадии эволюции Вселенной в ней появляется наблюдатель. Соответственно, все мы объективно являемся участниками происходящих в природе физических процессов.

Мир без наблюдателя некому проанализировать. Компьютер в пустом пространстве, собирающий данные, объективно никому не нужен. Представляется, что во Вселенной без разумных наблюдателей нет никакого смысла.

Мы состоим из атомов, то есть являемся составной частью наблюдаемого материального мира. Наблюдателя невозможно отстранить от процесса наблюдения до момента его смерти. И здесь возникает интересный вопрос.

Смерть отдельного человека не приводит к гибели Вселенной. Но что, если неожиданно исчезнет всё человечество?

Останется ли существовать Вселенная и, если да, то кто сможет это подтвердить?

Кто вправе сказать «Мир реален, мир существует» в ситуации, когда нет никого, кто способен произнести эти слова?

Эти рассуждения заставляют меня задать ещё ряд принципиальных вопросов.

Не приобретает ли Вселенная за счёт наблюдений то, что люди называют объективной реальностью?

Способен ли наблюдатель влиять на наблюдаемые им свойства Природы?

И если да, то напрашивается вывод о том, что наблюдаемая Вселенная такова, потому что существует человек. Это крайне ответственное предположение.

В моей концепции все люди на Земле – равноправные наблюдатели, независимо от пола, возраста, вероисповедания и социального статуса, потому что являются разумными существами во Вселенной, заполненной неживой материей. Такой подход представляет собой пример абсолютной, истиной толерантности, куда более ценной, чем даже некие незыблемые «традиционные» религиозные, нравственные, правовые или демократические принципы и постулаты.

Правда, здесь есть один крайне важный нюанс. Даже не нюанс, а стратегический вопрос: насколько, и с чьей точки зрения, должен быть разумен «истинный» наблюдатель?

Например, если мы посадим за пульт принимающего устройства маленького ребёнка трёх лет от роду, то, совершенно очевидно, он выступит лишь дополнительным передаточным звеном между бездушным неразумным аппаратом и «надлежаще разумным» экспериментатором в лице взрослого человека.

То есть, передать мне бумажку с текстом, дискету или флешку ребёнок, конечно, способен. Но он пока что абсолютно не готов самостоятельно дешифровать смысл передаваемой информации.

Как только мы осознаём этот факт, то сразу же появляется следующий совершенно потрясающий вопрос.

А мы-то сами, отдельные люди и человечество в целом, не являемся ли просто передаточным звеном между фиксацией данных и «истинными» наблюдателями?

Более того, не исключено, что «истинный» наблюдатель вообще только один во Вселенной. И такое допущение совершенно не противоречит ни одной традиционной научной теории.

Есть над чем задуматься.

Глава 5. Инфляционное расширение пространства

Сегодня не осталось сомнений, что начало нашему миру положил Большой Взрыв. Однако, традиционная теория происхождения космоса не даёт ответы на ряд принципиальных вопросов. Вот пять главных:

1.Почему Вселенная такая большая?

2.Почему Вселенная расширяется?

3.Почему Вселенная такая однородная и её разные части столь похожи друг на друга?

4.Почему пространство во Вселенной плоское?

5.Почему в первые моменты жизни Вселенная была очень горячей?

Ответы на эти вопросы дала инфляционная космология, или, проще говоря, теория инфляции.

Она была сформулирована в 1979 году Алексеем Старобинским3 и Аланом Гутом4. Через несколько лет теория была развита в работах Андрея Линде5, Андреаса Альбрехта6 и Пола Стейнхардта7.

Согласно этому представлению, спустя всего 0.00000000000000000000000000000000001 секунды после Большого Взрыва Вселенная пережила стадию мгновенного расширения – инфляцию. За этот неуловимый промежуток времени космос одномоментно расширился минимум в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз.

Чтобы понять, насколько это много, представьте себе, что точка в конце предыдущего предложения мгновенно стала размером с целую галактику.

То есть, за микроскопический период времени Вселенная увеличилась больше, чем за все последующие 14 млрд. лет своей эволюции. Космос расширился с невообразимо огромной скоростью. Инфляция разнесла разные участки неба на гигантские расстояния.

На первый взгляд, кажется, что эта модель противоречит теории относительности Эйнштейна, согласно которой ничто не способно перемещаться быстрее скорости света. Но это не так.

Быстрее света не могут двигаться только материальные тела. А во время инфляции расширяется пространство. Поэтому ограничение, связанное со скоростью света, не действует. При инфляции «перемещается» нематериальная граница области пространства.

Этот механизм продолжает работать и в настоящее время.

Мы наблюдаем, что расстояние от Земли до далёких галактик постоянно увеличивается. Кажется, что скопления звёзд разлетаются друг от друга. На самом деле расширяется пространство между галактиками, а сами они остаются практически неподвижными.

Что же способствовало столь стремительному «разбуханию» космоса?

Ответ состоит в том, что в первые моменты своего существования Вселенная была заполнена инфлатоном, особым полем, обладающим рядом необычных свойств. Главное из них заключается в том, что, при расширении, поле инфлатона не теряет плотность своей энергии. Это ключевой момент.

Из школьной программы физики все знают, что при обычном существенном расширении газ теряет значительное количество энергии и резко охлаждается. По такому принципу, например, работает обычный холодильник, компрессор которого вначале сжимает газ, а потом выпускает его через клапан, вследствие чего в камере понижается температура.

Так вот, после стадии инфляции, наоборот, происходит разогрев. Вся потенциальная энергия расширения пространства высвобождается заново. Поэтому температура возрастает, и Вселенная повторно разогревается.

В эпоху инфляционного расширения главная роль отводится плотности энергии особого вида материи, так называемого «ложного» вакуума.

«Ложный» вакуум неустойчив и быстро распадается, а его энергия обладает отрицательным давлением. Именно из-за отрицательного давления постоянно увеличивается скорость расширения пространства. От избытка энергии образуется горячий сгусток высокотемпературной плазмы, который продолжает по инерции расширяться и в итоге разделяется на обычные материю и излучение.

В теории инфляции именно распад «ложного» вакуума можно назвать Большим Взрывом.

Нам сложно вообразить себе отрицательное давление. Хотя его вполне можно образно представить внутри натянутого куска резины. При растяжении куска как раз образуется сила, направленная внутрь, заставляющая резину сжиматься.

Отрицательное давление поля инфлатона обеспечило мощное гравитационное отталкивание пространства и стало причиной его невероятно быстрого расширения. В результате Вселенная моментально стала огромной. В специфических условиях зарождения Космоса отталкивающая гравитация проявилась с невообразимой силой. Это кажется почти фантастикой, но на самом деле полностью соответствует основным законам физики.

Из них прямо следует, что любое поле, однородное в определённой области пространства, неизбежно наполнит весь его объём энергией, что приведёт к появлению отрицательного давления. Далее отрицательное давление создаст гравитационное отталкивание. В свою очередь, это вызовет расширение объёма пространства наподобие взрыва. Иначе говоря, именно инфляция обеспечивает Большой Взрыв условным «взрывом».

Поле инфлатона насыщено огромной потенциальной энергией и отрицательным давлением. С началом расширения пространства оно высвобождает эту энергию. Именно поэтому её итоговое значение становится всё более низким. Подобным образом высвобождается энергия снежного кома.

Когда небольшой снежок начинает скатываться с горы, его размер постоянно растёт. К нему прилипают всё новые слои снега, ветки, камешки. Скорость его движения постоянно увеличивается. В конце концов, большой ком снега ударяется о дно пропасти и его отдельные части разлетаются в разные стороны. В этот момент высвободившаяся кинетическая энергия разогревает окружающую среду.

Аналогично заканчивается эпоха инфляции, когда энергия и отрицательное давление рассеиваются в пространстве. Поле инфлатона достигает минимума энергии – дальше «падать» некуда, это «дно» пропасти.

Здесь очень важно уяснить, что энергия поля инфлатона не пропадает даром. Она преобразуется в элементарные частицы, которые однородно заполняют расширившееся пространство.

Поле инфлатона «падает» с вершины на дно, отключив отталкивающее давление, практически моментально, всего за 0.00000000000000000000000000000000001 секунды. Вся сдерживаемая им энергия передаётся на производство обычных частиц. Появляется первоначальный строительный материал для сложных структур во Вселенной.

С этого времени история Вселенной возвращается на традиционный путь теории Большого Взрыва, охлаждения пространства и постепенного формирования звёзд и планет. После эпохи инфляции космос расширяется по инерции.

Теория инфляции отвечает на вопросы, поставленные в начале этой главы.

Вселенная расширяется из-за отталкивающей гравитации. Изначально она была очень горячей в силу высокой плотности энергии «ложного» вакуума.

То, что Вселенная большая и однородная объясняется невероятно быстрым растяжением пространства за очень короткий промежуток времени. Наш мир появился в результате расширения одной, очень маленькой и причинно-связанной области, существовавшей ещё до начала инфляции.

Указанный факт также помогает понять, почему Космос выглядит плоским, а не сильно искривленным, как должно было быть в соответствии с традиционным представлением о физике Большого Взрыва. Такая плоскостность объяснима простой геометрией.

Поверхность земного шара, безусловно, искривлена. Но нам она кажется плоской. Если вы сможете «набросить» футбольное поле на шар, размером с футбольный мяч, оно будет очень сильно искривлённым. Но на поверхности такого большого шара, как Земля, все футбольные поля кажутся плоскими. Ещё более плоским такое поле будет выглядеть на поверхности сферы, скажем, размером с галактику. Во время инфляции пространство растягивается настолько сильно, что вся наблюдаемая Вселенная оказывается лишь маленькой частицей безбрежного «игрового поля». И поэтому кажется нам почти идеально плоской.

Теория инфляции достаточно чётко объясняет, почему наш мир таков, какой есть. Алекс Виленкин8 предложил сценарий, при котором инфляционные расширения пространства вообще являются рядовыми, постоянно происходящими событиями. Он считает, что Космос в целом содержит бесконечное множество разрозненных областей. И каждая из них прошла свою стадию мгновенного расширения. Во Вселенной достаточно места, чтобы Большие Взрывы происходили постоянно. В такой логике получается, что наш мир – лишь один из множества миров.

Все эти предположения научны и вполне обоснованы. Однако, вопросы остаются. И вопросы принципиальные.

Один из них заключается в том, что, хотя инфляция очень хорошо объясняет реально наблюдаемые эффекты, совершенно непонятно, что её вызвало.

Для реализации инфляционного сценария должны быть чрезвычайно точно созданы начальные условия. Почему сложился столь неординарный пазл – «правильное» поле инфлатона одновременно с «нужной» энергией и отрицательным давлением?

Чётких ответов нет и это большая проблема. Теория выглядит очень надуманной и даже противоестественной, если она объясняется удивительно тонкой настройкой её начальных параметров. Тем более, когда этому нет общепринятого научного объяснения.

Куда исчезло поле инфлатона после Большого Взрыва?

Теоретики считают, что никуда, что оно продолжает флуктуировать. Но только за пределами области «нашей» Вселенной, в «другой».

Границы этой области не может достичь ни один сигнал с Земли, это слишком огромное расстояние даже для света.

С этими доводами, конечно, можно согласиться. Обидно только, что мы никогда не сможем даже в принципе увидеть, измерить, потрогать «вживую» поле инфлатона.

Такое допущение также плохо с научной точки зрения. Теория, вероятность экспериментального подтверждения которой строго равна нулю, не выглядит слишком элегантной. Кроме того, меня, как философа, ужасно коробит сам факт деления вселенных на «свои» и «чужие».

Откуда взялась первоначальная энергия, вдохнувшая жизнь в Космос?

Ответ может заключаться в том, что в «ложном» вакууме заложена внутренняя нестабильность. По своей природе он содержит в себе энергию, необходимую для созидания Вселенной в приемлемой конфигурации и стимулирует процессы, порождающие её возникновение. Конечно, подобное объяснение спорное, но, в принципе, приемлемое.

Главная проблема в том, что остаётся без ответа стратегический вопрос – сам факт появления поля инфлатона. Откуда оно взялось?

Мало того, что инфлатон обладает очень специфическими свойствами, которые нужны лишь для того, чтобы запустить инфляцию. Но это ещё и абсолютно уникальное поле, как будто нарочно выделенное Природой, и никак не связанное с другими известными физическими полями.

Непонятно почему вообще существовала какая-то область «чего-то», где инфлатон находился в начальном метастабильном состоянии. Такое предположение, по меньшей мере, не совсем соответствует принципу причинности.

Стоит сказать, что на все заданные вопросы есть универсальный ответ.

Всё автоматически разрешается, если «наша» Вселенная не одна, если их много.

Инфляцию тогда можно объяснить, как событие, которое случилось в предыдущей вселенной, а не как событие, которое создало теперешний наблюдаемый Космос. Более того, из самой логики инфляционной теории возникает необходимость существования множества миров.

Но хорошо ли это?

Ведь изначально учёные разрабатывали именно теорию «нашей» Вселенной, а на выходе получили бесконечное многообразие «чужих» экзотических миров с совершенно разной физикой.

К сожалению, ничего лучшего пока что придумать не удалось.

Однако, даже в модели мира многих миров есть свои ключевые нестыковки. Она допускает возможность абсолютно всех вакуумных состояний и законов элементарных частиц, разрешённых основной теорией, то есть ею самой. Это принципиальный момент.

Получается, что теория разрешает то, что разрешено этой теорией. То есть, нам предлагают выбрать один мир, вписывающийся в теорию, которая описывает все возможные в её рамках миры. Это не совсем корректно.

Разумеется, инфляционная космология может постулировать бесконечное число вселенных в своих рамках. Однако, это не значит, что наша свобода выбора ограничена лишь этой теорией при познании фундаментальных законов Мироздания.

Глава 6. Фундаментальные взаимодействия

В нашем мире есть некоторые параметры, которые никогда не меняются, ни в пространстве, ни во времени. Именно они определяют строение Вселенной и являются основой физики.

Все механизмы сущего приводят в действие всего четыре силы: гравитационная, электромагнитная, слабая и сильная. Природа этих сил различна, они отличаются друг от друга и обладают собственными свойствами.

Гравитационное и электромагнитное взаимодействия проявляются в повседневной жизни. Сильное и слабое – исключительно на микроскопическом уровне.

Механизм взаимодействий заключается в обмене частицами (квантами), несущими минимальную энергию.

Квантом тяготения является гравитон. Электромагнитные взаимодействия осуществляются фотонами, сильные – глюонами, слабые – мезонами. Каждая из этих частиц представляет собой своеобразный минимальный пучок соответствующего взаимодействия. Механизм достаточно прост – вещество испускает частицу, которая переносит фундаментальное взаимодействие и поглощается другим веществом.

По своей интенсивности все взаимодействия значительно отличаются друг от друга. Наиболее мощное – сильное, превышает электромагнитное в 100 раз. Слабое взаимодействие в тысячу раз меньше электромагнитного. Самая «малозаметная» сила – гравитация. Она слабее остальных взаимодействий более чем на три порядка.

В первые мгновения после Большого Взрыва четыре фундаментальных взаимодействия не отличались друг от друга и представляли собой одну величественную силу. Но затем они разделились, чтобы каждое выполняло свою особую функцию в существующем Мироздании.

В электромагнитном взаимодействии участвуют все частицы, имеющие электрический заряд. Эта сила является ключевой во всех химических реакциях. Именно электромагнитное взаимодействие в конечном итоге отвечает за строение атомов и молекул.

Слабое ядерное взаимодействие отвечает за радиоактивный распад нейтронов на протоны и электроны, запускает цепочку реакций, при которых водород превращается в гелий, поэтому оно является ключевым для свечения звёзд.

Слабое взаимодействие начинает работать, когда частицы находятся совсем рядом друг с другом. Радиус его действия составляет расстояние меньше размера атомного ядра.

Роль слабого взаимодействия существенно возрастёт по мере старения Вселенной. Всё окружающее нас вещество в основном состоит из слабо взаимодействующих частиц. Но сегодня они неактивны и имеют тенденцию взаимодействовать друг с другом лишь по прошествии больших промежутков времени.

Сильное ядерное взаимодействие удерживает протоны и нейтроны в ядре атома. Без него распалась бы вся существующая реальность. Между положительно заряженными протонами действует сила электростатического отталкивания. Для удержания их рядом, необходима превосходящая сила притяжения. Эту функцию как раз выполняет сильное ядерное взаимодействие. Оно сосредоточено на сверхмалых расстояниях.

Сильное взаимодействие связывает в единое целое отдельные части протона, которые никогда не разъединяются. Именно поэтому ядерные реакции в миллион раз мощнее химических.

Стоит также сказать, что вся энергия в звёздах образуется благодаря ядерному синтезу. А управляет этим процессом сильное взаимодействие.

Гравитационное взаимодействие наиболее знакомо нам. Именно гравитация отвечает за образование сложных структур во Вселенной. Она поддерживает существование галактик, звёзд и планет. Благодаря ей Земля удерживается на орбите вокруг Солнца, а люди твёрдо стоят на поверхности планеты.

Гравитационное взаимодействие самое слабое из четырёх фундаментальных. Зато область его действия безгранична. Поэтому на больших масштабах гравитация доминирует над всеми остальными силами.

Гравитационное взаимодействие отвечает за всемирное тяготение. Два любых объекта, имеющих массу, притягиваются друг к другу. В связи с этим, гравитационное взаимодействие универсально. Все элементарные частицы и любые материальные объекты участвуют в нём.

Глава 7. Элементарные частицы

Сейчас, когда я пишу эту книгу, то не сижу на стуле, а, строго говоря, завис над ним. Твёрдость окружающих нас предметов – иллюзия.

Всё вещество состоит из атомов, а те, в свою очередь, из положительно заряженного центрального ядра и отрицательно заряженных электронов. Поскольку все электроны имеют идентичный заряд, они всегда отталкиваются друг от друга. Соответственно, между моим телом и стулом остаётся микроскопический зазор в одну стомиллионную долю сантиметра. Это физически непреодолимый барьер.

Вам только кажется, что, здороваясь с кем-то, вы пожимаете руку друг другу. Реального контакта материальных тел никогда не происходит. Всегда остаётся мельчайший зазор между отталкивающимися электронами. Увы, вам никогда не суждено по-настоящему прикоснуться к любимому человеку.

Как правило, электрон представляют себе в виде миниатюрной вращающейся по атомной орбите сферы. Это совершенно не так.

Электроны не имеют ширины. Они одновременно заполняют всё пространство своей орбиты, находясь «сразу везде». Для нас это очень необычно. Но электрон не подчиняется привычным для людей законам макромира. В мире элементарных частиц действуют свои правила.

Мы редко задумываемся на тем, что всё вокруг нас создано из элементарных частиц. Не только «твёрдые» стул, стол и эта книга, но и вы сами, и кажущийся пустым воздух.

Все материальные объекты сотканы из атомов, которые за счёт химических процессов объединяются в молекулы. Сам атом состоит из трёх типов элементарных частиц: отрицательно заряженных электронов, положительно заряженных протонов и не несущих заряда нейтронов.

Протоны и нейтроны очень плотно расположены в ядре, а электроны обращаются вокруг него. Количество протонов и электронов определяет индивидуальность атома.

Самый простейший атом состоит из одного протона и одного электрона – это водород; второй по сложности – гелий; и так далее в соответствии с периодической таблицей химических элементов Дмитрия Менделеева9.

Функционал нейтронов состоит в том, что они увеличивают массу атома. Вне атомного ядра нейтрон неустойчив и примерно через 900 секунд распадается на электрон, протон и нейтрино.

Радиус атома равен всего 0.00000000001 метра. Но он огромен по сравнению с собственным крошечным ядром, располагающимся в центре. Размер ядра составляет всего лишь 0.000000000000001 часть от размера атома.

Для наглядности поясню, что ядро атома меньше всего атома примерно настолько же, насколько воздушный шар меньше шара под названием планета Земля. Этот факт необходимо осмыслить. Ведь он означает, что весь мир состоит практически из пустоты.

Несмотря на малый размер, в ядре сосредоточено 99.95% всей массы атома. Оставшуюся пять сотых процента составляют электроны. Хотя в вашем теле они встречаются так же часто, как протоны и нейтроны, их общая масса не превышает 10—15 грамм, если, конечно, у вас нет проблем с лишним весом.

Электроны – фундаментально неделимые частицы. Но не они играют заглавную роль в обеспечении стабильности Мироздания. Главная частица материального мира – протон.

До сих пор не установлено, распадается ли он, несмотря на многочисленные и весьма затратные эксперименты. В любом случае, время его жизни если не бесконечно, то во много-много раз превышает возраст Вселенной.

Если протон вечен, то никогда не погибнет наш мир. Если он распадается, пусть даже через сотни миллиардов лет, то рано или поздно исчезнут любые материальные объекты. Наступит абсолютная тепловая смерть Вселенной, и ничто в Природе не сможет воспрепятствовать разрушению существующей реальности. Даже самая развитая сверхцивилизация погибнет, если нет способа воспрепятствовать распаду составной части ядра атома.

У протонов и нейтронов имеются части. Они называются «кварки».

Известно шесть типов кварков, любой из них может находиться в трёх состояниях. Каждый протон и каждый нейтрон состоят из трёх кварков, которые взаимодействуют между собой путём обмена безмассовыми и электрически нейтральными частицами – глюонами, выполняющими внутри вещества функцию своеобразного клея, удерживая кварки вместе.

Кварки – это самая элементарная и фундаментальная составляющая в структуре материи. Их невозможно «разбить» на части.