Рассказывают ученые

В первые секунды - а может быть, даже дни и годы после "взрыва" Вселенная могла быть сильно анизотропной, то есть обладать любыми неоднородностями. Но постепенно они сгладились, как складки на камере мяча после его накачки. При этом следует учесть также, что на пути к нам кванты реликтового излучения многократно рассеивались и "забывали" о своем далеком прошлом. Вот почему о более ранних стадиях жизни Вселенной мы можем только высказывать гипотезы. Однако не исключено, что об этих периодах нам когда-нибудь смогут рассказать реликтовые нейтрино и гравитационные волны, если ученые когда-нибудь сумеют их поймать.

И все же современная наука сумела совершить громадный прыжок в прошлое нашего мира! Если квазары позволили им приблизиться к моменту "большого взрыва" лишь на 2 миллиарда лет, то реликтовые кванты сократили этот срок до 300 тысяч лет. По сравнению с гигантским временем существования Вселенной это очень мало.

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.