Неизвестен Автор - Рассказывают ученые Страница 14

Однако попробуем все же подойти еще ближе к "началу". Согласно "горячей" модели Вселенной Фридмана, через 100 секунд после "взрыва" плотность вещества должна составлять около 100 г/см3, а температура - 109 градусов. Подсчеты говорят, что на этой стадии вещество состояло в основном из протонов, нейтронов и электронов. При этом протоны активно взаимодействовали с нейтронами, образуя главным образом альфа-частицы. Те же немногие нейтроны, которые не успели вступить во взаимодействие, распадались. Таким образом, сразу же после "взрыва" Вселенная состояла на 90 процентов из протонов и на 7 - 8 процентов - из ядер гелия. Отсюда понятно, что, определив процент гелия в сегодняшней Вселенной, можно было бы существенно подкрепить "горячую" фридмановскую модель. И действительно, у исследователей теперь есть немало оснований утверждать, что гелия во Вселенной много - около 5 - 10 процентов.

Но и на этом современная теоретическая наука не останавливается. Она стремится проникнуть в еще более ранние стадии существования мира. В тот момент, когда время (Т) было равно всего 0,3 секунды, плотность вещества должна была достигать 107 г/см3, а температура - 3-1010 градусов. Этот период характеризуется "отрывом" нейтрино от нуклонов. В принципе здесь имело место то же явление, о котором уже шла речь, когда мы говорили о реликтовом излучении. Как и электромагнитное излучение, нейтрино не успевали излучиться и поглощались веществом. Но с уменьшением плотности вещество стало для нейтрино прозрачным. Разница здесь лишь в критических значениях плотности: 10-20 г/см3 - для электромагнитных квантов и 10-7 для нейтрино.

Считается, что излученные в тот период нейтрино должны были "дожить" до наших дней. Но теперь они уже настолько охладились (температура их с 3*1010 упала до 2°К), что ученым вряд ли удастся их "поймать" в ближайшее время. Для этого точность существующей у нас аппаратуры нужно увеличить на несколько порядков. Но в принципе поймать реликтовый нейтринный фон можно. И это приблизило бы нас почти к самому моменту "начала". Впрочем, температуру в 2°К дает уже знакомая нам модель с изотропным расширением. Если же ранние стадии были анизотропны, то реликтовые нейтрино должны обладать температурой более высокой, и "уловить" их, конечно, будет легче. Возможно, это и произойдет в ближайшие годы...

Но продолжим наше путешествие во времени, наш "прорыв" к Т-0 [Здесь следует уточнить, что Т=0 - это своего рода математическая условность. Дело в том, что общая теория относительности предполагает замедление течения времени вблизи сверхплотных масс, причем оно даже может вообще остановиться в условиях чудовищной плотности вещества. Таким образом, мы можем рассматривать Т=0 как своего рода начало отсчета привычного нам времени-пространства. Ведь теория относительности всегда рассматривает время в неразрывной связи с пространством.], ко все более высоким плотностям и температурам. Здесь нас ожидают некоторые сюрпризы.

При Т=10-4 секунды плотность вещества уже "ядерная" - 1014 г/см3. Это означает, что Вселенная в тот момент еще находилась под властью квантовых законов. С достаточной строгостью мы можем считать такую раннюю Вселенную... громадным атомным ядром со всеми вытекающими из этого последствиями. Поистине удивительное торжество диалектики с ее законами перехода количества в качество! Поскольку общая теория относительности не учитывает квантовость, то вряд ли с ее помощью можно описать эту раннюю стадию.

А при еще более высоких плотностях квантовые законы играли, видимо, большую роль. Мы даже представить себе не можем, сколь необычны были проявления многоликой пространственно-временной сущности в тех условиях! Может быть, все наши современные физические понятия просто не имели тогда никакого смысла. Так что нельзя даже говорить о чудовищной "гравитационной" плотности, которую, возможно, имела Вселенная в самый момент Т-0. Теория пока дает нам умопомрачительную цифру: 4*1093 г/см3 - и ничего к ней не добавляет. Помочь тут не могут ни наши сегодняшние знания, ни здравый смысл...

Но разве Человек сделал уже свои самые последние шаги в глубины космоса и микромира?..

Нет! Он стоит ныне на перекрестке дорог, исчезающих в ночи. Пусть он мысленно "обрубил" бесконечности и знает, что в принципе эти дороги где-то кончаются. Но где? И сумеет ли он хоть когда-нибудь дойти туда? Попытаемся же приблизительно оценить количество максимально возможной информации во Вселенной и сравнить его с информационной мощностью человеческого мозга.

Согласно принципу Бреммермана, никакая система не может обработать информации больше чем 1,6х1047 бит/грамм-секунду. Для простоты предположим, что никакая система не может и выдать большей информации. Тогда, помножив это число Бреммермана на массу и возраст Вселенной, получим и ее информационную емкость: 1,6*1047 бит/грамм-секун-ду Х1058 граммХ1018 секунд=10123 бит. Человеческий мозг в течение жизни способен переработать лишь 1014 бит, или 105 бит/секунду. Вывод из этих расчетов напрашивается недвусмысленный - Вселенная для человеческого разума неисчерпаема.

Великое единоборство смертного и слабого "мыслящего тростника" с вечной и неисчерпаемой природой - вот извечная задача ученого. Однако даже это реальное соотношение с бесконечным миром все же нисколько не может принизить Человека, как это пытается делать религия, постулируя его слабость и ничтожность перед богом и якобы сотворенным им миром. Ведь любой мифический бог и "божий мир", созданные человеческим воображением многие века тому назад - на ранних этапах познания, выглядят весьма примитивно по сравнению с тем, что сегодня Человек знает и делает, по сравнению с необъятным окружающим его реальным миром. Пусть необозримы бездны времени и пространства, все же люди исследуют и познают их. Именно своей дерзкой способностью осмыслить бесконечность, разумом и взглядом объять необозримое - вот чем силен и славен Человек...

В. Л. Гинзбург,

академик, лауреат Ленинской премии

В начале 1973 г. широко отмечалось 500-летие со дня рождения знаменитого польского астронома Николая Коперника, опрокинувшего привычную для той эпохи картину мира. Коперниковское учение противоречило религиозному мировоззрению, согласно которому в центре Вселенной находится Земля, а Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг Земли.

Несколько десятилетий шли споры вокруг "безумной" гипотезы Коперника. Но вот в начале XVII в. произошла величайшая революция в наблюдательных средствах астрономии: был изобретен или, точнее, начал применяться Галилеем телескоп. Наблюдения неба, сделанные с помощью телескопа, быстро подтвердили правоту Коперника (достаточно упомянуть об открытии спутников Юпитера, вращающихся вокруг этой планеты). Идея гелиоцентризма победила, а накопление данных о небесных светилах стало происходить нарастающими темпами.

До начала XX в. теоретической базой для объяснения физических явлений, происходящих во всех частях Вселенной, служила механика Ньютона с ее важнейшими принципами: независимостью пространства и времени от "наполняющего" Вселенную вещества и возможностью изучать движение небесных тел, используя в качестве привилегированной системы отсчета неподвижный мировой эфир, наполняющий все мировое пространство.

Примерно 60 лет назад выяснилось, однако, что принципы ньютонианской физики должны быть заменены при описании картины мира принципами специальной и общей теории относительности: никакой абсолютной (привилегированной) системы отсчета не существует, пространство и время понятия в известном смысле относительные, гравитация тесно связана со свойствами пространства, модель Вселенной, построенная на основе новых теоретических принципов физики, глубоко отличается от Вселенной Коперника, Галилея, Кеплера и Ньютона, не говоря уже о наивных представлениях седой древности, аккумулированных в библейских легендах.

Ко всему этому в 50-х и 60-х годах нашего века произошла вторая революция в развитии наблюдательной астрономии. Радиотелескопы, рентгеновские телескопы, зарождающиеся методы нейтринной астрономии, разработка аппаратуры для обнаружения гравитационных волн, экспериментальная проверка выводов из теории относительности, обнаружение целого ряда необычных астрономических объектов и явлений (квазаров, пульсаров, реликтового излучения) - все это поставило перед современными астрофизиками задачи, имеющие огромное мировоззренческое значение. Надо было объяснить вновь обнаруженные явления и то, что было известно астрономам раньше, с позиций единой физической теории и построить такую модель Вселенной, которая и соответствовала бы тому, что мы наблюдаем сейчас в окружающем нас пространстве, и отражала бы длительную эволюцию планет, звезд, галактик, всей Метагалактики.

Уже исходя из общих соображений, можно было заключить, что такая модель окажется несовместимой со многими привычными представлениями о строении мира и о "природе вещей", поскольку они, эти привычные представления, соответствуют законам механики Ньютона. Новая же модель должна учитывать эффекты теории относительности, которые становятся ощутимыми при скоростях, близких к скорости света, и при плотностях вещества, превышающих в миллиарды раз плотность воды.