Розділ 2. ВІД ФІЗИКИ НЕОБХІДНОГО ДО ФІЗИКИ МОЖЛИВОГО

А як уявляє собі загибель Всесвіту сучасна космогонія? Відомий американський фізик С. Вайнберг описує це так. Після початку стиску протягом тисяч і мільйонів років не відбудеться нічого, що могло б викликати тривогу наших віддалених нащадків. Однак, коли Всесвіт стиснеться до 1/100 теперішнього розміру, нічне небо буде виливати на Землю стільки ж тепла, скільки сьогодні денне. Потім через 70 мільйонів років Всесвіт скоротиться ще в десять разів і тоді "наші нащадки (якщо вони будуть) побачать небо нестерпно яскравим". Ще через 700 років космічна температура досягне десяти мільйонів градусів, зірки і планети почнуть перетворюватися в "космічний суп" з випромінювання, електронів і ядер. Після стиску до точки, після того, що ми іменуємо загибеллю Всесвіту (але що, може, зовсім і не загибель для неї), починається новий цикл.

Згадаймо, ми вже говорили про реліктове випромінювання, луну "Великого вибуху", який породив наш Всесвіт. Це випромінювання, виявляється, приходить не тільки з минулого, але і "з майбутнього"! Це відблиск "світової пожежі", що виходить від наступного циклу, в якому народжується новий Всесвіт. Температура реліктового випромінювання, що спостерігається сьогодні, на 3° вище абсолютного нуля. Це і є температура "електромагнітної зірки", що знаменує народження нового Всесвіту.

Реліктове випромінювання – чи тільки воно пронизує наш світ, приходячи ніби з двох боків – з минулого і прийдешнього? Чи тільки це? Матерія, з якої складається світ, Всесвіт і ми, можливо, несе в собі деяку інформацію. Дослідники з деякою умовністю, але говорять уже про "внутрішній досвід", свого роду "пам'ять" молекул, атомів, елементарних частинок. Атоми вуглецю, що побував у живих істотах, "біогенні". Якщо у момент сходження Всесвіту в точку матерія не зникає, то не зникає, не знищується й інформація, яку вона несе. Наш світ заповнений нею, як він заповнений матерією, з якої складається.

Всесвіт, що прийде на зміну нашому, чи буде він його повторенням? Цілком можливо, відповідають деякі космологи. Зовсім не обов'язково, заперечують інші.

Немає ніяких фізичних обґрунтувань, вважає, наприклад, доктор Р. Дік з Прінстонського університету, щоб кожного разу в момент утворення Всесвіту фізичні закономірності були ті ж, що й у момент початку нашого циклу. Якщо ж ці закономірності будуть відрізнятися навіть найнезначнішим чином, то зірки не зможуть згодом створити важкі елементи, включаючи вуглець, з якого побудоване життя. Цикл за циклом Всесвіт може виникати і знищуватися, не зародивши ні іскорки життя. Така одна з точок зору. Її можна було б назвати точкою зору "переривчастості буття". Воно переривчасте, навіть якщо в новому Всесвіті і виникає життя: ніякі нитки не зв'язують її з минулим циклом.

За іншою точкою зору, навпаки, "Всесвіт пам'ятає всю свою передісторію, як би далеко (навіть нескінченно далеко) у минуле вона не йшла".

2.2. Криза сучасної космології

Можна вважати, що в понятті космологічної сингулярності ховаються щонайменше три проблеми, розв'язання яких вимагатиме зміни наукової картини світу в цілому (Г. В. Гівішвілі).

По-перше, під час обговорення властивостей сингулярності наголос роблять, головним чином, на тому, що матерія була у надпильному і надгарячому стані. При цьому часто випускають з уваги повну відсутність простору-часу, що фактично рівнозначно принциповому запереченню всього сущого, абсолютному (стосовно будь-чого) ніщо. Але ж усі фізичні теорії поєднує одне правило без винятків: вони призначені для опису різного роду взаємодій між частинками і випромінюванням у супутньому їм просторі-часі. ТВВ зобов'язує нас розглядати виникнення матерії - простору-часу з абсолютного ніщо, причому цей процес одиничний, унікальний, а значить, ніякий його опис не може вважатися строго доказовим: теорію в принципі не можна перевірити, оскільки результат її завбачення не можна відтворити.

По-друге, густим туманом обкутане походження космологічної сингулярності. Здається очевидним, що, коли сучасний стан Всесвіту минущий, то і минуле його повинне бути минущим, тобто, якщо фазі розширення передував стан сингулярності, то йому, у свою чергу, передувала фаза утворення цієї сингулярності.

По-третє, ТВВ не дає відповіді на питання про причину Великого вибуху. Вона описує події, що відбуваються в процесі вже розширного Всесвіту, але проблема порушення сингулярності ("першопоштовху") повисає в повітрі, вона просто не розглядається. Трудність у тому, що жодна з відомих фундаментальних взаємодій не в змозі перебороти сили гравітаційного стиску, які виникають при нескінченно великій щільності речовини-випромінювання. Важливо, що в теорії сингулярність виникає не через неадекватність математичних рівнянь чи некоректність задання граничних умов. Вона являє собою невід'ємну властивість будь-якої фізичної моделі скінченого нестаціонарного Всесвіту. А тим часом, усупереч висновкам теорії, ми існуємо. Як ув'язати очевидність буття Всесвіту із запереченням можливості цього буття, що випливає з теорії?

Очевидно, не можна переносити уявлення про видиму частину Всесвіту на весь Всесвіт. Інакше кажучи, потрібно визнати, що наш скінчений, нестаціонарний всесвіт (тоді вже з маленької букви) являє собою лише один з елементів Великого нескінченного Всесвіту (з великої букви).

Ще на початку століття С. Шарльє запропонував модель ієрархічного Великого Всесвіту, у якому малі всесвіти розподілені як ізюминки в пудингу. Труднощі сучасної космології дають підставу повернутися до неї, зрозуміло, з позицій нового знання. Суть у тому, щоб розглядати нестаціонарні окремі малі всесвіти як минущі елементи вічного і незмінного Великого Всесвіту. Але при нескінченно великому обсязі Всесвіту рух його як єдиної системи неможливий. Тому нескінченність його буття досягається через непов'язані між собою рухи локальних мас у всесвітах, з яких він складається, і весь наш видимий всесвіт – лише один з них. Нестаціонарність всесвітів прирікає їх на "смертність". Поняття "життя" стосовно них означає динамічний розвиток за певною програмою як цілого, а "смерть" – їхній розпад. (Відносини між Великим і малими всесвітами певним чином подібні взаєминам суспільств організмів і окремих особин: безсмертя перших реалізується через смертність других.)

Модель Великого вибуху в першому наближенні достатня для опису еволюції "типового" всесвіту у фазі його розширення. Але для вивчення процесів на масштабах, які набагато перевищують розміри і час життя одного такого всесвіту, видимо, потрібна нова теорія. Вона повинна враховувати той факт, що окремий всесвіт виявляється як локальна флуктуація кривизни простору, "евклідової лише в середньому".

2.3. Час і простір

На початку XX ст. з'ясувалося, що на час "можна впливати"! Дуже швидкий рух, наприклад, сповільнює біг часу. Потім з'ясувалося, що потік часу залежить і від поля тяжіння. Виявився також тісний зв'язок часу з властивостями простору. Так виникла і бурхливо розвивається зараз наука, яку можна назвати фізикою часу і простору. Сучасний етап розвитку фізики характеризується новим могутнім проривом у нашому розумінні будови матерії. Якщо в перші десятиліття XX ст. була зрозуміла будова атома і з'ясовано основні особливості взаємодії атомних частинок, то тепер фізика вивчає кварки – суб'ядерні частинки і проникає глибше в мікросвіт.

Усі ці дослідження найтіснішим чином пов'язані з розумінням природи часу. Важливе значення для науки і майбутньої технології мають такі властивості часу, як його уповільнення поблизу нейтронних зірок, зупинка в "чорних дірах" і "вихлюпування" в білих, можливість "перетворення" часу в простір і навпаки.

Кожен знає, що простір Всесвіту тривимірний. Це значить, що в нього с довжина, ширина і висота. Так само в усіх тіл. Або ще: положення точки може бути задано трьома числами – координатами. Якщо в просторі проводити прямі лінії чи площини або креслити складні криві, то їхні властивості будуть описуватися законами геометрії. Ці закони були відомі давним-давно, підсумовані ще в III ст. до н. е. Евклідом. Саме евклідова геометрія вивчається в школі як стрункий ряд аксіом і теорем, що описують усі властивості фігур, ліній, поверхонь.

Якщо ми захочемо вивчати не тільки місцезнаходження, але й процеси, що відбуваються в тривимірному просторі, то повинні включити ще час. Подія, що відбувається в якій-небудь точці, характеризується положенням точки, тобто заданням трьох її координат і ще четвертим числом – моментом часу, коли ця подія відбулася. Момент часу для події – це її четверта координата. От у цьому смислі й говорять, що наш світ чотиривимірний. Ці факти, звичайно, відомі давно.

Але чому ж раніше, до створення теорії відносності, таке формулювання про чотиривимірність не розглядалося як серйозне і таке, що несе нові знання? Уся справа в тому, що дуже вже різний вигляд мали властивості простору і часу. Коли ми говоримо тільки про простір, то уявляємо собі застиглу картину, на якій тіла чи геометричні фігури ніби зафіксовані у певний момент. А час нестримно біжить (і завжди від минулого до майбутнього), і тіла для зображення цього можуть "змінювати місця". На відміну від простору, у якому три виміри, час одновимірний. І хоча ще стародавні вчені порівнювали час із прямою лінією, це здавалося усього лише наочним образом, який не має глибокого змісту.