А. Барбараш
| Вид материала | Документы |
- А. Барбараш, 962.67kb.
- А. Барбараш, 603.56kb.
- А. Барбараш, 330.49kb.
- А. Барбараш, 648.45kb.
- А. Барбараш, 847.29kb.
- А. Барбараш, 488kb.
- А. Барбараш, 618.74kb.
- А. Барбараш, 413.91kb.
- А. Барбараш, 457.34kb.
4.5.3. Несимпатичные объяснения
Многолетняя эволюция гипотезы Большого Взрыва, как отмечалось, приспосабливала её к наблюдательным данным. С другой стороны, так как гипотеза оказалась доминирующей, то и наблюдательные данные приспосабливали к ней, интерпретировали исключительно с её позиций. В результате было создано некое хлипкое согласование гипотезы с феноменами видимого мира, какое-то объяснение их. Многим нравится такое объяснение … Мне оно не нравится.
Прошлые варианты гипотезы, говорившие, что 10–20 млрд лет назад произошёл именно Взрыв, рисовали Вселенную таких размеров, что при современной астрономической технике её границы должны были бы уверенно регистрироваться. Но обнаружить их не удавалось. Напротив, по мере проникновения взгляда всё далее вглубь Космоса, крепла мысль, что увидеть край Вселенной нам принципиально не суждено.
„Современная Вселенная однородна и изотропна … Свойства её достаточно больших областей приблизительно одинаковы и все пространственные направления физически равноправны … Ближний космос можно рассматривать как типичный образец Вселенной в целом … Материя, расположенная у границ наблюдаемой Вселенной, везде – везде! – обладает приблизительно одинаковыми свойствами.” [Комаров, 2000]
Если учитывать данные о галактике с красным смещением z = 6,56, то (при модели Эйнштейна – де Ситтера) характер Вселенной примерно одинаков до расстояний порядка 125 млрд световых лет!
Авторы гипотезы Большого Взрыва пытались объяснить противоречие между наблюдаемыми размерами Вселенной и предсказаниями гипотезы, например, тем, что края Вселенной принципиально невидимы из-за замкнутости её пространства. Однако подобное возражение перечёркнули современные данные, показавшие, что геометрия пространства Вселенной (об этом – ниже) близка к евклидовой и не проявляет признаков замкнутости.
Другим недостатком старого варианта гипотезы была уязвимость её энергетического аспекта. По всем этим причинам сторонники гипотезы постепенно перешли к инфляционным вариантам, которые вообще не предусматривают взрыва. Новые варианты правильнее называть уже не гипотезой о Большом Взрыве, а гипотезой о Внезапном Возникновении Пространства Вселенной.
Распространено мнение, что неоспоримым свидетельством Взрыва служит реликтовое излучение, якобы возникшее при Взрыве и путешествующее с тех пор по Вселенной. Но, если возникновение излучения ещё можно объяснять взрывом, то его равномерное возвращение со всех сторон было бы возможно только если бы Вселенная находилась внутри фантастической зеркальной сферы. И уж совершенно не вяжется это постоянное (а отнюдь не импульсное!) излучения с инфляционными вариантами гипотезы, которые отводят на его возникновение ничтожные доли секунды. Кроме того, можно показать (и будет показано), что природа изотропного излучения с эквивалентной температурой 2,73К логичнее объясняется нормальными, естественными процессами, постоянно протекающими во Вселенной.
Другим неоспоримым свидетельством Большого Взрыва (но не инфляции!) называют, совпавшее с расчётами на основе гипотезы (при подобранных исходных параметрах), на порядок меньшее распространение в Космосе гелия по сравнению с самым распространённым элементом – водородом. Отдельные учёные называют этот факт едва ли не прямым доказательством Большого Взрыва. Но такое же соотношение водорода и гелия регистрируется во взрывных выбросах „новорождённого” вещества, и сегодня неизвестным образом возникающего в ядрах квазаров. Следовательно, и соотношение водород/гелий не может служить аргументом в пользу гипотезы Большого Взрыва.
* * *
Вопреки многим противоречиям, значительная часть астрофизиков считает мировоззренческую позицию, базирующуюся на гипотезе Большого Взрыва, вполне материалистичной и прочной. Однако, сказочная концепция, положенная в основу космологии, неминуемо должна была привести, и привела, к столь же сказочным результатам. Лучше всего это иллюстрируют высказывания самих авторов концепции. Так автор популярной инфляционной модели Андрей Линде пишет [Линде, 2001]:
„С развитием теории, исследователи каждый раз обнаруживали сложные проблемы. Например, стандартная теория Большого Взрыва вместе с современной Теорией элементарных частиц предусматривает существование … сверхмассивных частиц, несущих магнитный заряд, т.е. объектов, имеющих только один магнитный полюс. Эти магнитные монополи могут иметь типичную массу, в 1016 раз превышающую массу протона, т.е. около 0,00001 миллиграмма. В соответствии со стандартной Теорией Большого Взрыва, монополи должны были возникнуть в очень раннюю эпоху эволюции Вселенной, и их должно … быть столько же, как и протонов. В таком случае средняя плотность вещества Вселенной была бы на 15 порядков величины больше теперешнего значения, которое составляет приблизительно 10–29 граммов в кубическом сантиметре ... ”
„Эта и другие загадки заставляют физиков более внимательно присмотреться к главным предположениям, лежащим в основе стандартной космологической теории. И мы нашли много чего очень подозрительного. Я упомяну шесть таких наиболее сложных проблем.”
„ Первая и основная проблема – это существование Большого Взрыва. Каждый может спросить: что было до него? Если пространство-время тогда не существовало, то как Всё могло возникнуть из Ничего?.. Объяснение этой исходной сингулярности – где и когда всё это началось – остаётся актуальной проблемой современной космологии.”
„ Второй сложной проблемой является евклидовость или плоскостность (flatness) пространства. Общая теория относительности допускает, что пространство может быть искривленным, с характерным радиусом порядка планковской длины, или 10–33 сантиметров. Мы видим, однако, почти совершенно плоскую Вселенную в масштабах 1028 сантиметров, соответственно радиусу её наблюдаемой части. Результат наблюдений отличается от теоретически ожидаемого более, чем на 60 порядков (!) величины.”
„Подобные расхождения между теорией и наблюдениями относятся и к размерам Вселенной, что является третьей проблемой. Космологические оценки показывают, что наша часть Вселенной содержит, как минимум, 1088 элементарных частиц. Но почему Вселенная так велика? Если взять Вселенную начального размера, равного планковской длине, и исходной плотности, равной планковской плотности, то, используя стандартную теорию Большого Взрыва, можно рассчитать, сколько частиц она содержит теперь. Результат является довольно неожиданным – вся Вселенная должна быть велика как раз настолько, чтобы вместить только одну элементарную частицу. Ну, может, 10, не больше. В ней не поместился бы даже один читатель … который состоит из 1029 элементарных частиц. Очевидно, что-то неладно с теорией.”
Здесь нужно задержать внимание Читателя (тем более, что его всё равно не ждёт место во Вселенной, построенной Большим Взрывом), и прокомментировать ситуацию. Три названные проблемы, по существу, стали результатом одной и той же методологической ошибки, уже затронутой выше, в главе 3.4.11. „Мозг и „Дао физики””.
Каждая из научных дисциплин применима лишь к определённому диапазону параметров, в пределах которого справедливы используемые этой дисциплиной научные законы. В таком смысле каждая частная наука, каждая теория – относительны. Как в теории относительности размеры тела и течение времени зависят от скорости тела, так и в любой научной дисциплине корректность или некорректность применения определённых законов зависят от диапазона параметров, в котором рассматривается изучаемое явление.
Философия виновна перед естественными науками в том, что не заострила внимание на относительности, характеризующей подавляющее большинство научных законов. Провозгласив своей вотчиной общие положения всех наук, философия должна была огласить, как один из важнейших принципов естествознания, „параметрическую локальность” большинства естественнонаучных законов, органическую зависимость корректности научного закона от зоны параметров, в которой он используется.
Нельзя было допускать автоматического переноса на макромир и Космос тех положений, что свойственны только микромиру, миру субатомных размеров. Именно в этом ошибка авторов Большого Взрыва, которые расширили применение квантовой теории до размерного и временного масштаба Вселенной. В микромире, в квантовой теории, спонтанное рождение виртуальных частиц (а, следовательно, и энергии) из абсолютного вакуума находит и теоретическое, и экспериментальное подтверждение. Рождение и быстрое исчезновение виртуальных частиц (которые нельзя зарегистрировать приборами, и удостовериться в существовании которых можно лишь по косвенным признакам) оказывается следствием нулевых флюктуаций вакуума, происходящих в узких пределах квантовой неопределённости. Расширение же этих представлений до „зоны средних измерений”, а тем более, до космических масштабов, и подход к кратковременно возникающим виртуальным частицам как к длительно существующим – это уже чистой воды фантастика.
Кроме гипотезы Большого Взрыва, такая же ошибка встречается и в „теории физического вакуума”. Если данный камень не убрать с дороги, наука ещё не раз споткнётся о него.
Но продолжим цитирование [Линде, 2001].
„ Четвёртая проблема связана с синхронизацией расширения, или с одновременностью его начала. По стандартным формулировкам теории Большого Взрыва, Вселенная начала расширяться одновременно. Но как могли разные части Вселенной синхронизировать начало своего расширения? Кто дал команду?
Пятый проблематичный вопрос – о распределении вещества во Вселенной. В очень больших масштабах вещество распределено чрезвычайно однородно. В масштабах, превышающих 10 миллиардов световых лет, его распределение отклоняется от полной однородности менее чем на одну десятитысячную. Долгое время никто даже не выдвигал никакой догадки о том, почему Вселенная такая однородная. Но те, что не имеют идей, иногда имеют принципы. Одним из краеугольных камней стандартной космологии является „космологический принцип”, в соответствии с которым, Вселенная должна быть однородной. Это предположение, однако, не очень помогает, ведь Вселенная содержит существенные отклонения от однородности, скажем, звёзды, галактики и другие агломераты вещества. Следовательно, мы обязаны объяснить, почему Вселенная является такой однородной в большом масштабе, и одновременно предложить какой-то механизм, создающий галактики …”
Инфляционные варианты гипотезы, создаваемые Андреем Линде и другими, возникли ради избавления астрофизики от недостатков прошлых моделей Большого Взрыва. Что же такое инфляция?
„Эта стадия экспоненциально быстрого самоподдерживающегося раздувания не была длительной, вероятно, всего лишь 10–35 секунды. Когда энергия поля упала … инфляция закончилась … Скалярное поле начало осциллировать вблизи минимума его потенциальной энергии. Когда скалярное поле осциллировало, оно теряло энергию, отдавая её в форме элементарных частиц. Эти частицы взаимодействовали друг с другом, и, наконец, достигали равновесного состояния с какой-то температурой. С этого времени эволюция Вселенной может описываться стандартной теорией Большого Взрыва.”
„ Размер Вселенной в конце инфляции, после 10–35 секунды, на много порядков величины превышает размер наблюдаемой Вселенной, который составляет 1028 сантиметров.” [Линде, 2001]
Если раньше речь шла о сингулярной точке, дававшей начало Вселенной, и это было одной из причин критики гипотезы, то теперь приходится говорить, в полном смысле, о сингулярной Вселенной, вдруг возникшей за 10–35 секунды!
Не говоря уже о том, что непонятна причина внезапно наступившего (и так же внезапно прекратившегося) расширения пространства, совершенно фантастически выглядит его расширение со сверхсветовой скоростью. Отбросим крайний вариант, приводящий к единице с триллионом нулей. Предположим даже, что Вселенная обрывается сразу после наблюдаемого расстояния 1028 см. Тогда, при расширении до этого размера за 10–35 секунды скорость расширения должна была составить 1063 см/с, что в 3,3·1052 раз выше скорости света!
С точки зрения квантовой теории, не менее фантастично выглядит расширение пространства без изменения размеров элементарных частиц – ведь в микромире элементарная частица представляет собой сгусток энергетического поля, занимающий определённый объём. При расширении пространства этот сгусток должен расползаться, изменять концентрацию энергии, т.е. менять свои свойства, чего не предполагается.
Поэтому инфляционная модель Большого Взрыва предусматривает нечто гораздо более хитрое, чем кажется на первый взгляд. Её суть в сверхбыстром избирательном растяжении пространства между быстро движущимися элементарными частицами при сохранении неизменным перемещающихся областей пространства самих частиц! Ко всему прочему, в квантовой теории поле, характеризующее отдельную частицу, не имеет резких границ, и нельзя точно сказать, где оно заканчивается (и заканчивается ли). Если бы сторонники Большого Взрыва честно подходили к проблеме, то должны были бы объяснить, каким образом (хотя бы – по какому закону) расширялось пространство между частицами, при одновременном сохранении неизменным пространства самих частиц?
Из этого противоречия нельзя выйти, даже предположив, что (благодаря какому-то изменению мировых констант) свойства частиц остаются при всеобщем расширении совершенно неизменными. По этому поводу И.Д. Новиков (кстати, сторонник Взрыва) писал: „Если бы расширялись пропорционально размерам абсолютно все тела, включая и атомы, то это расширение было бы не наблюдаемо. Действительно, тогда бы не существовало неизменного эталона, по отношению к которому наблюдается расширение.” [Новиков, 1990]
Иначе говоря, если бы всё расширялось пропорционально, а свойства частиц и величины сил при этом не изменялись, то гипотеза об инфляции или Большом Взрыве для объяснения наблюдаемого мира вообще не потребовалась бы, сегодняшняя жизнь без всяких изменений точно так же протекала бы и в сжатом пространстве.
Поскольку речь идёт о мгновенном растяжении пространства, а не о перемещении в пространстве – сторонники гипотезы не учитывают время „разлёта” галактик при определении возраста Вселенной по красному смещению. В инфляционных вариантах гипотезы считается, что все галактики, вся материя Вселенной сразу после окончания инфляции (т.е. через 10–35 секунды после Начала) уже находятся на своих местах.
И снова виден всё тот же источник заблуждений авторов гипотезы – смешаны воедино законы микро- и макромира, тогда как каждый из законов должен применяться лишь строго в отведённой ему зоне параметров. С одной стороны, использованы положения квантовой теории, где эквивалентом частицы является некоторый объём энергетического поля, и где можно говорить о спонтанном возникновении виртуальных частиц. С другой стороны, в воображаемом процессе раздувания пространства к тем же частицам приложены законы макромира, где частицы фигурируют уже не как сгустки энергии, а как недеформируемые атомы и физические тела.
Один из наиболее заметных борцов за космологию Большого Взрыва – Джеймс Пиблс – признаётся:
„Суть теории Большого Взрыва состоит в факте расширения и охлаждения Вселенной. Обратите внимание: я ничего не говорил о самом взрыве – теория Большого Взрыва описывает то, как Вселенная эволюционирует, а не то, как она началась.” [Піблс, 2001]
Вот так-так! А мы-то думали! Оказывается, Большой Взрыв был призван объяснить вовсе не возникновение, а всего лишь сегодняшнее состояние Вселенной! Но даже ради одного этого, в гипотезу пришлось ввести совершенно фантастические предположения!
Если же и новейшие инфляционные модели не спасут Большой Взрыв, на помощь им, как видно из литературы, уже подготовлены ещё более фантастичные идеи. Среди них идеи о временном изменении (на много порядков!) скорости света [Магейджо, 2001], о существовании непонятной „тёмной” энергии [Острайкер, Стейнхардт, 2001], не проявляющей себя в массе Вселенной, но зато своим присутствием создающей отрицательную гравитацию.
Как отмечалось, с помощью „раздувания” пространства авторы гипотезы Большого Взрыва ушли от объяснения источника энергии, требуемой для разброса вещества, и от объяснения судьбы этой энергии после Взрыва. Но, выиграв в одном, они потеряли в другом. После прекращения расширения пространства, у вещества не должно оставаться инерционного стремления продолжить движение (ведь движения не было!). А, значит, не получила решения исходная задача авторов – не объяснено наблюдаемое „разбегание” галактик.
* * *
У идеи Большого Взрыва есть союзник – Теория Физического Вакуума. Эта теория трактует Большой Взрыв буквально – т.е. не как расширение пространства, а именно как внезапное возникновение и энергичный разброс вещества. Предполагается, что эта теория объясняет не только возникновение Вселенной, но и рождение вещества и энергии, например, в квазарах. По данной теории, широкомасштабное рождение вещества и энергии объясняется переходом в наш мир материи из физического вакуума, где в виртуальном состоянии постоянно пребывает неисчерпаемое количество энергии и частиц вещества.
Свойствами физического вакуума в этой теории объясняются и силы отталкивания, вызывающие расширение Вселенной. К этому приводит якобы существующая у вакуума отрицательная плотность (иначе говоря, отрицательная масса). Противоречащий такому взгляду факт регистрации положительной скрытой массы Вселенной при этом игнорируется.
Перед нами всё та же методологическая ошибка, отмеченная выше – смешение идеологий разных диапазонов параметров. Кроме того, подобные взгляды нарушают основополагающий закон сохранения массы. Красноречив уже сам факт, что скрытая масса Вселенной не совпадает с теорией физического вакуума по знаку величины! Если, действительно, огромные количества материи с отрицательной массой скрытно существуют в физическом вакууме, то они обязаны проявлять себя этой отрицательной массой, как проявляет себя в скрытой положительной массе Вселенной какая-то неизвестная, но, несомненно, реально существующая материя.
* * *
Заметим ещё, что инфляционный вариант Большого Взрыва и теория физического вакуума каким-то образом стали почвой для представлений о передаче сигналов со сверхсветовой скоростью.
Сложность ситуации в том, что сегодня нет убедительных данных о предельных скоростях распространения некоторых типов частиц и полей, например, по предельной скорости нейтрино. Только недавно удалось провести первые, довольно грубые эксперименты по измерению скорости распространения гравитационных волн.
По каналам СМИ прошло сообщение, что в сентябре 2002 года удалось измерить одну из фундаментальных величин нашей Вселенной – скорость распространения гравитационного возмущения. Измерения проводили Эд Фомалонт из Национальной радиоастрономической обсерватории в Шарлотсвилле, штат Вирджиния (США) и российский физик Сергей Копейкин, работающий в университете города Коламбия, штат Миссури.
Для измерения скорости распространения гравитации был использован момент, когда Юпитер заслонил Землю от мощного квазара, излучающего в радиодиапазоне. Были сопоставлены данные радиотелескопов, позволившие измерить „виртуальное” смещение квазара, вызванное искривлением трассы радиоволн под влиянием мощного тяготения Юпитера. Точность эксперимента оказалась невысокой – скорость гравитации оценена в 95% от скорости света с возможными отклонениями до 25% в обе стороны. Однако, теперь есть основания утверждать, что, по экспериментальным данным, скорость гравитации, в первом приближении, равна скорости света.
Специалисты оценивают полученный результат как подтверждение положений общей теории относительности, согласно которым никакие воздействия не могут распространяться быстрее света.
Действительно, многочисленные подтверждения теории относительности позволяют думать, что сверхсветовых скоростей (по отношению к местным гравитационным полям), не бывает. Но тут возможно возражение оппонентов, так как в большинстве случаев проверка теории относительности базировалась не на гравитационных или нейтринных, а всё на тех же электромагнитных явлениях.
Проблема могла бы оставаться в разряде дискуссионных, и, подобно другим нерешённым вопросам, могла бы не вызывать особого беспокойства, если бы неопределённость не перерастала, например, в форму мистических высказываний о реальности мгновенной передачи сигналов на любые расстояния. Здесь теория физического вакуума как-то сомкнулась с идеей вселенского информационного поля или иначе – „семантического поля мэона” (см. гл. 3.1.1.), в котором сигналы якобы передаются мгновенно. Идея информационного поля распространилась довольно широко, в том числе, и среди достаточно образованных людей.
Как отмечалось в гл. 3.1.1., из таких взглядов вытекает, в частности, бесполезность науки, образования и просвещения. Действительно, какой смысл в сложных исследованиях или в образовании, если достаточно научить ребёнка обращению к „семантическому полю мэона” и он мгновенно получит самые правильные, самые полные ответы на любые вопросы?!