Введение

Введение:

Обзор состояния дел в науке о Мироздании.

(в обзоре использованы материалы открытой печати без условий обязательности ссылок на источники. Обобщения и выводы автора.)

Человек издревле пытался осмыслить, понять и описать окружающую природу и механизмы взаимодействия в ней. Подбрасывая вверх камень, первобытный человек сталкивался с законом всемирного тяготения, взаимосвязью массы тела и энергией в виде большей или меньшей шишки на голове от упавшего камня. Только через тысячелетия И. Ньютон облек это в стройные формулы законов природы. Прошло совсем немного времени и инструменты, которыми вооружили Человечество И.Ньютон и другие ученые его времени, перестали работать при попытках понять и описать процессы и взаимодействия вне Земли - в Космосе. Тогда появилась сначала Специальная, а затем Общая Теория Относительности А. Эйнштейна, которая описала взаимодействия Пространства, Материи и Времени в стационарной Вселенной. Введя понятие кривизны Пространства в результате сильных гравитационных взаимодействий материальных тел и систем в Космосе, теория приводит к заключению, что Вселенная может быть безграничной, но замкнутой, т.е. Пространство конечно, но безгранично. Это первая «противоречивость» в естествознании, с которой столкнулась наука, не имея до настоящего времени стройной теории, объясняющей эту «противоречивость» макромира.

Параллельно познание проникало в микромир. Рассматривая микромир, его элементную базу и взаимодействия от строения атома по Э. Резерфорду и Н. Бору до квантовой теории Планка, наука столкнулась с не меньшими «противоречивостями».

Развитие физики микромира показало, в частности, то, что объекты, называемые элементарными частицами, должны рассматриваться как сложные многоэлементные системы. Возникает вопрос: «до какой степени сложности или многоэлементности»?

Становление квантовой механики выявило неприменимость причинности в ее механистической форме, когда причина предшествует следствию, что привело к признанию фундаментальной значимости нового класса теорий, основанных на вероятностных представлениях. Другими словами, формой выражения причинности в области микрообъектов является вероятность или законы статистического характера являются основной характеристикой квантовой физики.

Гипотеза французского физика Луи де Бройля о двойственной природе микромира нашла экспериментальное подтверждение и математическое описание у В. Гейзенберга, М. Борна, Э. Шредингера, разработавших квантовую механику в ее настоящем виде, которая объяснила корпускулярно-волновой дуализм микромира или то, что частица и волна – две дополняющие друг друга стороны единой сущности.

Выводы из этих «противоречивостей» строения микромира можно в упрощенном виде проиллюстрировать на примере электрона. Представив электрон Энергетическим Сгустком, можем утверждать, что это одновременно и частица, и волна - суть материя. При этом невозможно с определенностью установить его точку нахождения (координаты) в конкретный момент времени. Здесь может быть применен лишь вероятностный подход. Другими словами, в один и тот же момент времени для «стороннего» наблюдателя Энергетический Сгусток может находиться с определенной долей вероятности во множестве точек координат. И наконец, что очень важно, сам по себе этот Энергетический Сгусток представляет собой сложную глубинную систему (структуру)!

Приходится признать, что современная физическая наука, проникая все глубже в тайны Мироздания, объясняя те или иные явления, вместе с тем вскрывает все новые пласты непознанного, противоречивого. Можно сказать, что реализуется парадоксальная мысль великого философа: «чем больше я знаю, тем меньше я знаю», или другими словами, расширяя горизонты познания, увеличивается и область соприкосновения с непознанным.

Попробуем найти ответы на некоторые животрепещущие вопросы современной науки о Мироздании. Для начала есть необходимость остановиться более подробно на «противоречивостях» Мироздания. Кроме первой по рассмотрению, но не по значимости, «противоречивости», заключающейся в конечности, но безграничности Пространства, есть еще целый ряд непознанных «противоречивостей». Здесь, наверное, уместно будет более подробно остановиться на описании различных, бытующих в настоящее время гипотезах и теориях строения окружающего нас мироздания. Это поможет понять и Новую Модель Мироздания, ее гносеологические корни. Сразу следует оговориться, что обзор этих гипотез это компиляция статей из различных источников.

В наше время существуют две основные «научные» теории возникновения нашей Вселенной. Согласно Теории Стабильного Состояния, пространство, материя/энергия и время существовали всегда. Но здесь возникает противоречие с Законами Термодинамики, ни одного исключения из которых пока обнаружить не удалось. На основании этих законов бесконечно старая Вселенная должна быть полностью лишена полезной энергии и каких-либо изменений – достигнуть состояния, называемого тепловой смертью. Оставим подробное рассмотрение этой теории за скобками нашего повествования. Отметим только то, что постулирование Законов Термодинамики абсолютно справедливо для систем, которые существуют под фактором Стрелы времени. Не случайно в выводе о неминуемой тепловой смерти нашей Вселенной при ее стабильном состоянии наличествует фактор времени – «бесконечно старая» Вселенная. Но если убрать фактор Стрелы времени, то противоречие снимается. Поскольку Новая Модель Мироздания основывается на принципе стационарности, то этому самому фактору времени применительно к мирозданию в целом мы уделим самое пристальное внимание. Но это уже в других главах.

Самая популярная теория происхождения Вселенной, поддерживаемая подавляющим большинством современных теоретиков – Теория Большого Взрыва. Подобно библейскому повествованию о Сотворении она утверждает, что Вселенная возникла внезапно, но это было случайное событие, случившееся миллиарды лет тому назад. Уместно, наверное, будет более подробно остановиться на этой теории, на истории ее появления и на различных точках зрения ученых по этой теме

Основу современной космологии заложил еще Эйнштейн. Он показал, что геометрические свойства пространства реального мира существенным образом зависят от того, как распределена в нем материя. Другими словами, было установлено: окружающий нас мир, подобно изогнутому листу бумаги, обладает кривизной, и эта кривизна связана с гравитационным полем. Мы еще со школы привыкли, что отношение длины окружности к диаметру равно числу Пи. Эйнштейн ревизовал этот результат: все зависит от плотности вещества. Если она достаточно велика, то это соотношение может даже стать равным нулю! То есть изучаемая система превратится в точку. В результате появилась геометрическая картина Вселенной – конечная, но безграничная, как поверхность сферы, - существующая вечно и неизменно, с одним и тем же радиусом. Для того чтобы система Пространство-Время не превратилась в точку, а физические формулы соответствовали наблюдаемой картине мира Эйнштейну пришлось в свое уравнение вставить так называемую космологическую постоянную. Но как позднее показал А.Фридман, картина мира по Эйнштейну является всего лишь частным случаем. Радиус вселенской сферы по Фридману меняется в соответствии с упругими свойствами пространства-времени, заложенными в уравнении Общей Теории Относительности. Как метко отметил в своей работе «Космология ХХ века в лицах» Г.Е. Горелик, материал из которой используется в настоящем обзоре, если «Эйнштейн нашел один «корень» своих уравнений, то Фридман – остальные». Надо сказать, что это и не мудрено, Фридман был все-таки больше математик, чем физик. Он сам, своим высказыванием определил место своим математическим решениям: «Мое дело решать уравнения, а что решение означает, пусть думают физики». Удобная позиция. Но, на мой взгляд, это в дальнейшем и сыграло злую шутку со всей космологией, как наукой. Не статичная картина мира по Фридману оказалась очень странной. Во–первых, она могла существовать даже уже и без космологической постоянной. Радиус Вселенной вначале возрастал до некоторой максимальной величины, затем, уменьшаясь, доходил до нуля. И опять начиналось расширение, согласно тем же уравнениям, тоже с нулевого значения радиуса. Заметим, что с точки зрения математической формулы здесь нет ничего необычного. Но что это значит с точки зрения реального физического мира? Что такое сфера нулевого радиуса? Ничто! Математическая точка. Но даже Эйнштейн, пусть и не сразу, но вынужден был признать правоту математических выкладок Фридмана: «Оказывается, что уравнения поля допускают наряду со статическими также и динамические (т.е. переменные относительно времени) решения для структуры пространства». Здесь я не случайно выделил у Эйнштейна возможность динамического решения уравнения поля относительно времени, поскольку это очень важно для дальнейшего понимания Новой Модели Мироздания. Что же касается фактора времени, свойства времени, то на тот период эта сущность была в полной мере не оценена. Но пойдем дальше. Таким образом, Фридман сделал сенсационное открытие. Он «обнаружил», заметим - только расчетным методом, что уравнения имеют решения, которые описывают полностью замкнутый мир. Под воздействием гравитации в отдельных участках Вселенной материя может «схлопнуться», образовав самозамкнувшееся пространство. Далее некоторые ученые любят приводить пример, иллюстрирующий такой феномен. «Как себе представить такую картину»? – говорят они. Возьмем обычный шар и вообразим, что мы из землян превратились в сферян, ползающих по поверхности шара и ничего не подозревающих о существовании третьего измерения. Мы как бы плоские двумерные существа в двухмерном мире, где поверхность сферы образует этот самый особый двухмерный мир. Он замкнут и в то же время безграничен – ведь по поверхности шара можно двигаться в любом направлении, не опасаясь наткнуться на какую- либо непреодолимую преграду или сорваться с края в пропасть. Представим теперь, что сферяне решили бы опытным путем проверить, безгранична или же ограниченна их вселенная. И вот, к их удивлению, длина окружности, все возрастая по мере удаления от того места, где находится экспериментатор, достигла бы максимума, а затем (удивительно!) начала бы неуклонно уменьшаться, вплоть до нуля. Это бы и означало, что мир сферян замкнут. Самозахлопывающийся мир Фридмана устроен подобным же образом. Только мы, люди, возможно «ползаем» по поверхности уже не трехмерного, как сферяне, а некоего четырехмерного шара.

Так в чем все-таки заключается противоречивость решения уравнений ОТО А. Фридманом с точки зрения реального физического мира? Или, может быть, неверность выводов из этих математических выкладок?

Итак, общепринятая, «стандартная» теория по Фридману в виде расширяющейся Вселенной (нестационарная космологическая модель) свидетельствует о том, что плотность мира возрастает в прошлое неограниченно и в определенный момент становится сколь угодно большой или, выражаясь математически, бесконечной в некоторой точке. Эта точка во временных координатах считается нулевой точкой отсчета времени. Как считают многие современные ученые: «Фридман доказал, что вещество во Вселенной не может находиться в покое – Вселенная не может быть стационарной, она должна либо расширяться, либо сжиматься». Эта точка, так называемая сингулярность, «существует», надо отметить, лишь на бумаге в математических формулах. Ни один физик не берется дать вразумительный ответ на «простой» вопрос о том, что же это может быть за точка такая в реальном физическом мире, где бесконечно большая плотность в бесконечно малом объеме с бесконечно большой температурой и в безвременье? Противоречивость космологической модели по Фридману обнаруживается одновременно в нескольких моментах. Во-первых, история физики учит, что всякий раз, когда в теоретических моделях или формулах возникает бесконечность, это означает, что данная теория сталкивается с проявлением какого-то нового явления, принципиально отличного от того, что эти модели и формулы сами по себе описывают. Во-вторых, теория по Фридману вообще не рассматривает то, что было ранее нулевого времени и бесконечной плотности, т.е. вступает в противоречие с принципиальным и фундаментальным понятием симметрии. Если первая противоречивость возникает на уровне философского подхода, то вторая находится в области реальных физических исследований. Так, из уравнения Эйнштейна, из которого Фридман получил не статичную космологию, было ясно, что само уравнение описывает в равной мере и расширение, и сжатие, и более сложные движения Вселенной. Иными словами, уравнение Эйнштейна симметрично по времени, или Т-симметрично, а реально наблюдаемое, одноединственное поведение Вселенной по существующим взглядам явно не Т-симметрично (Т-асимметрично). Более подробно об этих симметриях мы поговорим несколько ниже. А пока продолжим обзор различных точек зрения по этому вопросу. «Вооружившись» формулами А. Фридмана, ученые сконструировали модель расширяющейся Вселенной с начальным Большим взрывом из некоей нулевой точки сингулярности. Сторонники теории Большого взрыва, пытаясь объяснить происхождение Вселенной, сталкиваются с серьезными проблемами. Одна из них, так сказать изначальная, заключается в том, что само исходное состояние Вселенной в разработанной ими модели не поддается никакому математическому описанию. И это факт. Такое начальное состояние в принципе не может быть описано математически. Об этом состоянии ровным счетом ничего нельзя сказать. Нобелевский лауреат С. Вайнберг отмечал следующее: «К сожалению, я не могу рассматривать сценарий события с нулевой точки отсчета, когда времени еще не существовало, а температура была бесконечно велика». Таким образом, теория Большого взрыва вообще не описывает происхождение Вселенной, так как исходная сингулярность, по определению не поддается описанию. Надо сказать, что Вайнберг далеко не одинок в своем мнении. В целом же трезвый подход к квазикосмистским умозрениям типа «Большого взрыва» хорошо выразил известный шведский физик, лауреат Нобелевской премии Х.Альвен, отнеся данную гипотезу к разряду математических мифов. «…Эта космологическая теория представляет собой верх абсурда – она утверждает, что вся Вселенная возникла в некий определенный момент времени подобно взорвавшейся атомной бомбе, имеющей размер с булавочную головку…» В рамках теории «Большого взрыва» отрицается вечность и бесконечность Вселенной, так как Вселенная имела начало во времени и по прошествии даже максимального срока в 20 миллиардов лет успела расшириться (раздуться) на ограниченное расстояние. Что находится за пределами радиуса расширяющейся Вселенной по Фридману – также запретная тема для обсуждения. Сторонники этой теории обычно отделываются ничего не объясняющими утверждениями, смысл которых примерно следующий: Вселенная такова, потому что это вытекает из математических формул. В частности, сингулярность получается путем чисто математических преобразований и затем проецируется на космическую реальность. Даже один из светил мировой космологии настоящего времени профессор математики из Кембриджа, Стивен Хокинг совместно с Г.Эллисом в монографии «Крупномасштабная структура пространства-времени» отмечают: «На наш взгляд, вполне оправдано считать физическую теорию, которая предсказывает сингулярность, несостоявшейся». И далее: «результаты наших наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определенный момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики».

Понятно, что любая гипотеза о происхождении Вселенной, которая постулирует, что исходное состояние Вселенной не поддается физическому описанию, выглядит довольно подозрительно. Но тут возникает еще один вопрос: откуда взялась сама сингулярность? И ученые вынуждены объявить математически неописуемую точку бесконечной плотности и бесконечно малых размеров, существующую вне пространства и времени, безначальной причиной всех причин и начал. Это ли не абсурд? Добавим мы. Проблема сингулярности, однако, является лишь частью более общей проблемы, проблемы возникновения Вселенной, Даже, если сингулярности можно избежать, то по-прежнему остается без ответа вопрос: откуда, собственно появилась Вселенная? Надеясь уклониться от ответа на этот вопрос, некоторые ученые предложили теорию так называемой «бесконечно пульсирующей Вселенной». Согласно этой теории, Вселенная расширяется, а затем сжимается до сингулярности, затем вновь расширяется и снова сжимается. У нее нет ни начала, ни конца. Это, с одной стороны, снимает вопрос о происхождении Вселенной – она ниоткуда не возникает, а существует вечно. Но с другой стороны, и эта модель не лишена серьезных недостатков. Прежде всего, до сих пор никто не смог предложить удобоваримый механизм пульсирования. И потом, никоим образом не снимается вопрос пограничных состояний в моменты максимального расширения и максимального сжатия Вселенной. В своей работе «Первые три минуты» С. Вайнберг совершенно справедливо утверждает, что каждый цикл расширения и сжатия должен приводить к определенным прогрессирующим изменениям во Вселенной (во времени! Опять этот фактор времени!), а это значит, что у Вселенной должно быть начало, иначе вся история Вселенной будет регрессом, растянувшимся на вечность. Но, чтобы уйти и от этой проблемы, английским астрофизиком П. Дэвисом была предложена модель «пульсирующей Вселенной с обращением хода времени». В соответствии с этой теорией, Вселенная сначала расширяется, а затем сжимается до сингулярности, причем в начале каждого следующего цикла расширения-сжатия время поворачивает вспять, приводя, в конце концов, к сингулярности, с которой начинался предыдущий цикл. Согласно этой модели, прошлое становится будущим, а будущее – прошлым, так что понятие «начало Вселенной» лишается смысла. П. Дэвис, наверное, интуитивно почувствовал, как все-таки «мешает» фактор времени в рассматриваемой модели Вселенной. В целом же этот сценарий дает представление о том, на какие ухищрения вынуждены пускаться ученые космологи, чтобы как-то объяснить происхождение Вселенной. Теперь зададимся хорошим вопросом: «а может быть, вся эта сумятица в умах ученых имеет место быть из-за неверно выбранной изначально модели Вселенной? Неверно экстраполированных на реальный физический мир решений математических уравнений Фридманом?» Потом, уже другие ученые в «доказательную базу» этой теории «пристегивали» такие явления, как красное смещение, реликтовый фон и др. Эти явления, якобы подтверждающие теорию пресловутого Большого взрыва и расширяющейся Вселенной мы рассмотрим в соответствующих главах ниже в контексте объяснения этих феноменов с точки зрения Новой Модели Мироздания. А пока продолжим рассмотрение различных бытующих точек зрения по устройству Вселенной и вернемся к большим проблемам «Большого взрыва». Итак, по мнению некоторых ученых теория Большого взрыва родилась «на кончике пера и соткана из тончайшей математической паутины». Проблема сингулярности в теории Большого взрыва это не первая и не последняя проблема в данной теории. Некоторые задаются, например, вопросом: «А как быть с галактиками?» Дело в том, что теория Большого взрыва не может объяснить существование галактик. Современные версии этой космологической теории предсказывают только появление в результате Большого взрыва однородного облака газа. Плотность этого облака с учетом расширяющегося со сверхсветовой скоростью пространства к настоящему времени должна быть не больше одного атома на кубометр – немногим лучше, чем вакуум. Чтобы получить нечто большее, требуется существенная, я бы сказал, принципиальная корректировка исходного состояния Вселенной, которую очень трудно научно обосновать. Но ведь по традиции физическая теория считается приемлемой, только, если она обладает предсказательной силой. Запомним это. Ценность же теории, которую нужно долго подгонять, чтобы выжать из нее какие-то предсказания, очень сомнительна. С. Вайнберг в уже упоминавшейся книге «Первые три минуты» пишет: «Теория возникновения галактик представляет собой одну из самых трудных проблем астрофизики, проблем, еще очень далеких от разрешения». Это говорит нобелевский лауреат. Поэтому, если теория большого взрыва не может объяснить происхождение не только самой Вселенной, но и одного из основных компонентов Вселенной – галактик, то что же она вообще объясняет? Судя по всему, не слишком многое.

В современной космологии имеются и иные картины реальности, в том числе и достаточно экстравагантные на первый взгляд. Одна из таких теорий – теория Дж. Гриббина – это теория «белой дыры» - квазара, фонтаном извергающего галактики. С точки зрения привычных представлений о поведении материи, это предположение кажется таким неправдоподобным, что по – настоящему оценить его можно, только взглянув на беспомощные стандартные теории возникновения галактик и, убедившись, насколько безнадежны их попытки объяснить развитие реальной Вселенной. Эта теория, как та «соломинка» за которую хватается утопающий. Но надо признать, что и эта «соломинка» сыграет свою положительную роль в представленной в этой книге Новой Модели Мироздания. Но и это еще не все. Свободное оперирование теоретическими конструкциями с проведением оригинальных математических операций приводит к самым парадоксальным и невероятным выводам. Подтверждением тому служит гипотеза «фридмонов» академика М.А. Маркова. Согласно этой гипотезе, «Вселенная в целом может оказаться микроскопической частицей. Микроскопическая частица может содержать в себе целую Вселенную». Подобные микроскопические объекты, «внутри которых могут находиться звездные системы, галактики, цивилизации, получили название «фридмонов» (в честь А.А. Фридмана). Фридмоны – это пока лишь предвидение теоретика. Сами выводы о макро-микроскопической Вселенной базируются, однако, на строгом и оригинальном математическом расчете. Не будем углубляться в математические дебри. Когда-то сам Эйнштейн говорил, что он понимает свою Общую Теорию Относительности ровно до тех пор, пока за ее интерпретацию не возьмутся математики. Отметим только, что важным моментом в данном случае является то, что фридмон в том виде, как он представляется в расчетах академика М.А. Маркова, еще не замкнут. Иными словами, у него имеется как бы горлышко, через которое можно попасть внутрь сферы и выйти из нее в другой, внешний мир, то есть в совсем иную вселенную. Вот это, что называется, уже «тепло». Эта математически полученная модель академика М.А. Маркова очень близка к Новой Модели Мироздания. Но есть одно принципиальное отличие, которое, впрочем, и придает Новой Модели Мироздания законченность, логичность и гармоничность. Но об этом позже. В завершение этого краткого экскурса в различные модели окружающего нас мира, хотелось бы еще раз вернуться к официально принятой модели расширяющейся Вселенной Фридмана и задаться вопросом для «растяжения» мозгов. А именно: «о чем могут свидетельствовать математические находки А. Фридмана в Общей Теории Относительности А. Эйнштейна?» Теория не стационарной Вселенной по Фридману базируется на том, что согласно математике, радиус Вселенной вначале возрастает, а затем, уменьшаясь, доходит до нуля. И опять начинается расширение, согласно тем же уравнениям, тоже с нулевого значения радиуса. Отсюда и получается, якобы, динамическая модель Вселенной во времени с расширением и сжатием. При этом, заметим, что уравнения эти описывают полностью замкнутый мир. Как это может быть? Сделаем шаг в сторону и посмотрим на возможную модель, отвечающую этим параметрам с другой стороны. Вернемся к наглядному примеру «сферян» живущих в двухмерном мире и перемещающихся по поверхности сферы. Для них, ползущих, как уже говорили, длина окружности сначала будет возрастать, а достигнув максимума, начнет уменьшаться, вплоть до нуля. Для них, «двумерников», мир кажется то расширяющимся, то сжимающимся во времени и в зависимости от местонахождения в координатной сетке. Но на самом-то деле, сфера остается стационарной и не меняющейся. Для самой этой сферы время, в котором ползают «двумерники», не имеет никакого значения. Вот так и мы, быть может, тычемся, как слепые котята, ошибочно считая окружающее нас Мироздание таким, каким мы его можем наблюдать или вычислить по формулам? Может быть, формулы А. Фридмана вовсе не свидетельствуют о раздувании и схлопывании Вселенной во времени? Может быть, математические формулы отражают строение стационарной Вселенной без времени с изменяющимся радиусом условной сферы, замкнутой самое на себя на уровне макро и микро мира? Как раз это мы и рассмотрим в Новой Модели Мироздания. Но пока что вернемся к нашим симметриям.