ГЛАВА 18. БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ?
ГЛАВА 18. БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ?
(Рассказывает Шура)
По ночам, когда я работаю в лаборатории, бывает трудно найти подходящую радиостанцию на приемнике. KNBC на волне 740 АМ очень быстро надоедает почти дословным повторением последних новостей. Чуть дальше по шкале расположилась радиостанция KGO на волне 810 АМ, где всезнающий ученый Мортон отвечает на любые каверзные вопросы типа: «почему в Дэнвилле вода зеленоватого цвета?» и т. п. Его ответы очень занятны, но покровительствующий тон, с которым он их дает, скорее меня смешит, чем радует. Где-то между этими частотами, примерно на 770–780 АМ я однажды к своему счастью обнаружил христианское радио, с передачами о Библии. Мне вспомнились строчки, которые я учил в детстве, про старый домик у большой дороги. И этот «старый домик» на средних волнах стал для меня лучшим убежищем — как от скуки повторяющихся новостей, так и от скуки потока энциклопедических знаний.
Из передач этой радиостанции я получил почти все свои познания о христианской концепции сотворения мира. Большинство ораторов согласны с библейской моделью семи дней творения, в последний из которых Бог создал Землю, Солнце и, надо полагать, всю остальную Вселенную. Так написано в Библии, Библия это слово божье, а кто может лучше объяснить наше происхождение, чем сам Творец. Если принять на веру божественное происхождение вселенной, то можно очень просто ответить на все самые сложные вопросы. Конечно, остаются некоторые неувязки, как ископаемые останки древних животных и радиоактивный метод оценки их возраста, но если ты опираешься на веру, то можешь легко объяснить все эти несоответствия. Динозавры, уран и все остальное, дающее нам иллюзию более древнего происхождения Земли, суть — тоже творения Господа, созданные на той первой неделе.
Те, кто считают себя образованными людьми, смотрят на сторонников творения с нескрываемым презрением, считая подобные воззрения реликтом философии средних веков. Им, чтобы оспорить теорию божественного происхождения, стоит просто привести холодные факты — использовать «научный метод». Но на это сторонники божественного творения упрекают ученых в том, что они используют точно такую же смесь наблюдения и мифологии, как и церковные деятели. Ни те, ни другие не хотят признать, что существует множество фактов, не укладывающихся ни в одну из теорий. На своих лекциях в университете я любил наблюдать, какую бурю эмоций может вызвать у студентов мой случайный комментарий аргументов в защиту творения, произошедшего, как считается, примерно десять тысяч лет назад.
Как человека, стоящего скорее на стороне науки, а не религии, меня очень раздражает, когда мои коллеги принимают на веру теорию большого взрыва — современного мифа, объясняющего происхождение вселенной. Человек часто задается вопросом, откуда он произошел. Как личности, мы лишены возможности запомнить момент своего рождения, и поэтому нам приходится обращаться к старшим за подробностями. На уровне всего человечества мы задаем точно такой же вопрос, но в другом масштабе. Откуда мы? Где начало? Что было, когда ничего не было? Тут невозможно обратиться за ответами к добрым родителям. Религия говорит: Бог создал вселенную в начале мая в 8065 году до нашей эры. Или примерно в это время. Наука говорит: Большой Взрыв создал вселенную в конце сентября 14,3 миллиарда лет до нашей эры. Или примерно в то время. Никаких достоверных наблюдений этих событий не производилось, поэтому теория большого взрыва — точно такой же миф, как теория семи дней творения. Поэтому я ставлю концепцию большого взрыва на один уровень с концепцией Бога.
И дело не в том, что я хочу приуменьшить значение Бога, я просто стараюсь дать альтернативную концепцию нашего происхождения. Ведь, может быть, никакого «начала» не было — наша вселенная существовала всегда, и Бог рядом с нами гораздо дольше, чем думают некоторые. Наблюдения, доказывающие теорию большого взрыва, точно так же, а то и лучше подойдут моей теории, но чтобы принять ее, придется на мгновение отказаться от старых предубеждений. Я продолжу это «иконоборство» через несколько страниц.
Сначала позвольте вкратце описать теорию большого взрыва в тех словах, которые употребляют ее сторонники. Изучив показания новейших приборов, ученые пришли к выводу, что наша вселенная расширяется, причем с невероятной скоростью. Чем дальше находится небесное тело, тем быстрее оно от нас удаляется. Именно так ученые объясняют то, что чем дальше от нас источник света, тем больше смещение линий его спектра в красную сторону. Отношение красного смещения и удаленности от источника света называется постоянной Хаббла. Динамическая модель этого явления напоминает модель взрыва. Таким образом, именно взрыв считается первопричиной появления нашей вселенной. Все небесные тела, которые мы наблюдаем — осколки этого большого взрыва, летящие в разных направлениях от единого источника. Представим себе эту модель в развитии и попробуем прокрутить время назад, как кинопленку — кадр за кадром. Разрозненные осколки, таким образом, собираются в одну целую массу, объем которой сокращается, при этом температура материи повышается. Объем вселенной сокращается до тех пор, пока она не становится точкой, причем эта точка имеет невероятно высокую температуру. Остановимся на этом кадре. Посмотрим, что перед нами. Это микроскопическое нечто, имеющее температуру в миллиарды градусов Цельсия. Вот из этого источника, по словам ученых, мы получили в результате большого взрыва все, что составляет нашу вселенную: энергию, массу, звезды и галактики, силы гравитации и жизнь.
Недавно я читал статью Рэма Эдвардса в «Журнале философии религии», где он писал о книге двух известных физиков, споривших о том, может ли теория большого взрыва подтверждать божественное происхождение вселенной. Оба автора соглашались, что вселенная появилась в результате огромного взрыва в момент, когда, по понятиям современной астрофизики, вся масса и энергия вселенной были сжаты в бесконечно малое тело, с нулевым диаметром, в бесконечно кривом пространстве. Но если это и есть источник всего сущего, то каким образом из ничего смогло появиться что-то? Ведь если увеличить первоначальный нулевой диаметр в любое количество раз, все равно получится нулевой диаметр. Ноль, помноженный на любое число, все равно — ноль. Если бесконечно высокую температуру сократить в несколько миллиардов раз, она все равно останется бесконечно высокой. Таким образом, первый кадр не будет отличаться от сотого — и не будет никаких звезд и галактик, а следовательно, и нас.
Еще один мифологический аспект той же проблемы. Посмотрим на наш первый кадр и представим себе, какой кадр ему предшествует. Такая попытка нарвется на яростную критику со стороны ученых, которые слепо верят в свою теорию происхождения вселенной.
Они скажут, что задавать такой вопрос совершенно бессмысленно. Знаменитый физик Хокинс считает, что это то же самое, как спрашивать, что находится на пять миль к северу от северного полюса. Другие считают, что вышеупомянутая концентрация массы и энергии может происходить в так называемых черных дырах, где законы распространения света и энергии отсутствуют вообще и, следовательно, не может быть времени в нашем понимании — слово «до» теряет свой смысл. Но ведь если нет времени, нет «до», то не может быть и «после», ничего не может начаться. А потом, как объяснить противоречие: если все — энергия, а энергия это масса, то черную дыру невозможно никаким взрывом превратить во что-либо другое. Если нет времени, то мы не можем просмотреть наше «кино» в любом направлении. Мы получаем такую возможность только в случае отказа от всех этих «черных дыр». Правда, сторонники квантовой физики могут сказать, что, по-настоящему, такие противоположные состояния, как полное отсутствие массы и ее бесконечная величина — в принципе очень похожи между собой, но главный вопрос остается открытым. Каким образом все началось? Кто запустил весь этот механизм? Прислушайтесь повнимательней и, может быть, вы услышите ответ, который чаще ассоциируется с ненаучным подходом: Бог.
Таким образом, большой взрыв представляется нашими учеными, как необъяснимое чудо, ни больше, ни меньше. И очень смешно наблюдать, как физики пытаются увязать наблюдения со своей теорией.
Например, долгое время одним из доказательств теории большого взрыва было явление реликтового излучения, пронизывающего всю наблюдаемую часть вселенной — электромагнитное излучение с тепловым спектром, соответствующим температуре в три градуса Кельвина. За его обнаружение (оно было до этого предсказано) два английских астронома получили нобелевские премии. Факт того, что это излучение совершенно одинаковое во всех точках вселенной, считался тогда убедительным подтверждением большого взрыва. Но через некоторое время более чувствительные приборы, установленные на искусственных спутниках Земли, показали, что на самом деле фон реликтового излучения не так ровен, как считалось раньше. Этот факт через некоторое время также стал считаться неоспоримым доказательством теории большого взрыва.
И такое происходит очень часто — меняются наблюдения, но их выводы подгоняются под существующие теории. Прекрасным примером этого явления служат две недавние статьи в «Сан-Франциско Хроникл». Четвертого марта этого года появилось сообщение об открытии шестого и последнего кварка. Я ни в коем случае не умаляю достижений физики элементарных частиц, я ни в коем случае не оспариваю законов физики, которые позволяют нам разобраться в сущности нашей вселенной. Я полностью на стороне химии, физики, термодинамики и квантовой механики. Они реальны, без них не обойтись. Но я решительно протестую против использования этих наук для попыток доказательства мифа о большом взрыве. Давайте попробуем сравнить цитаты из сообщения (авторы пытаются с помощью научных наблюдений доказать свою любимую теорию) с непредвзятой интерпретацией этих фактов:
За большой взрыв
Ученым удалось обнаружить вид материи, который сможет помочь понять происхождение и эволюцию нашей вселенной.
Кварки исчезли в самом начале процесса рождения вселенной, сразу после большого взрыва, когда температура материи начала падать.
Мы нашли отсутствующее звено в нашем понимании эволюции развития вселенной.
За теорию о вечной вселенной
Ученым удалось обнаружить вид материи, который сможет помочь лучше понять структуру нашей вселенной.
Кварки никогда не существовали как отдельные небесные тела, так как науке неизвестны условия такой высокой концентрации энергии.
Мы нашли отсутствующее звено в нашем понимании сущности и состава вселенной.
Последнее предложение статьи звучит для меня похоже на воскресную мессу католической церкви. «В момент большого взрыва вселенная представляла собой смесь кварков, лептонов и радиации, но через несколько минут или даже секунд, когда температура упала до двух тысяч триллионов градусов, кварки исчезли». (Мне очень хотелось заменить последний глагол на «испарились»). И воистину великий страх, аналогичный тому, что я испытал бы при втором пришествии, я чувствую при попытке представить себе температуру в 2000 триллионов градусов Цельсия.
Моя жена называет такого рода слова «фактоидами» — они ничего конкретного не означают. Я придумал для всех этих цифр общее название «зиллион». Так что собой представляет триллион? Дело в том, что когда-то в Америке была принята старая французская система обозначений больших чисел. Франция не так давно привела свою систему в соответствие с общеевропейской, так что теперь мы остались в одиночестве. Давайте рассмотрим этот «горячий» во всех смыслах вопрос: сколько же нолей в триллионе?:
количество нолей после единицы
3 / 6 / 9 / 12 / 15 / 18
Американская система
тысяча / миллион / биллион / триллион / квадриллион / квинтиллион
Европейская система
тысяча / миллион / миллиард / биллион / тысяча биллионов / триллион
и далее общие для обеих систем, но еще не совсем устоявшиеся:
очень много нолей / сто нолей / гугол нулей /
зиллион / гугол / гуголплекс
Таким образом, налицо разница между американским и общеевропейским биллионом: это либо тысяча миллионов, либо миллион миллионов. Очень существенная разница. Существует, таким образом, и очень важная разница между американским и европейским триллионом. Сравните температуру в 2 000 000 000 000 000 градусов Цельсия и 2 000 000 000 000 000 000 000 градусов Цельсия. Или добавьте к цифре 273 и получите примерную температуру по Кельвину — именно этой шкалой обычно оперируют физики. Эта цифра становится очень важной для науки, потому что именно на этом рубеже исчезли кварки. В заключении в статье говорится: «Значит, основная модель описания вселенной правильна, и ученые стоят на верном пути». Я очень сомневаюсь в этом.
Ровно через пять месяцев в той же газете появилась другая статья, где приводились новые факты наблюдения за линиями спектра небесных тел, при правильной интерпретации полностью опровергающие теорию большого взрыва. Суть всей статьи можно понять, прочитав следующий отрывок:
«Основная космологическая теория — теория того, что наша вселенная появилась в результате большого взрыва, остается неоспоримой. Но некоторые ее детали должны быть пересмотрены таким образом, чтобы объяснить существование звезд с большим возрастом, чем возраст вселенной.»
Позвольте вкратце изложить суть парадокса. Дело в том, что астрономы обнаружили в нашей вселенной, которой 8 миллиардов лет, небесные тела, которым 16 миллиардов лет. Обратите внимание на слепое упрямство в процитированном параграфе: «…остается неоспоримой…» А что же делать с только что открытыми противоречиями? Таких наблюдений скапливается достаточное количество, и я не претендую на какое-либо понимание всех этих сложных теорий и концепций. Теория великого единства, магнитные монополюса, антивещество, поля Хиггса, все они приходят к одному и тому же выводу: что-то напутано с масштабом времени. Рождение вселенной всегда рассматривалось, как разовое явление, но если изучить стадию сразу же следующую за взрывом, многое становится совершенно непонятно. Если вправду наблюдалась такая концентрация массы, после взрыва осколки не могли разлететься сразу на какое-то расстояние, должен был произойти большой катаклизм, который уничтожил бы всю материю и все черные дыры за какие-то несколько тысяч лет. Но этого не произошло ни тогда, ни через миллион, ни через триллион (в американском смысле этого слова) лет. И мы до сих пор без понятия, находимся ли мы в закрытой системе (которая через какое-то время переродится во что-то новое), в открытой системе (которая продолжает развиваться до бесконечности) или, волшебным образом, в нейтральной (находящейся в полном равновесии). Как же в таком случае объяснить теорию большого взрыва?
И объяснение нашлось. Оказалось, нужно всего лишь пренебречь законами физики на миллионную миллионной миллионной миллионной доли секунды (я не шучу) сразу после большого взрыва, и допустить, что в это мгновение материя могла расширяться со скоростью в десять в двадцать пятой степени большей, чем скорость света (некоторые говорят, десять в пятидесятой степени). И тогда за эту долю секунды все галактики и другие крупные небесные тела могли бы встать на свои места. Таким образом можно объяснить многие не укладывающиеся в теорию факты, таким образом можно не противопоставлять свою теорию теории антивещества. Да и самый главный вопрос: что было до нашего допущения — отпадает автоматически. Мы закрываем его самим фактом допущения.
Таким образом, нам нужно еще одно чудо для подтверждения теории большого взрыва. Примерно двадцать-тридцать лет назад в журнале «Science» появилась статья о критериях выявления подлога в великих научных открытиях. Не так давно я применил эти критерии по отношению к одному новому открытию — и примерно по двенадцати из них выходило, что ученые не лгали. Конечно, невозможно применить эти критерии к теории большого взрыва, потому что экспериментальным путем здесь ничего доказать невозможно, но все же я хорошо помню один критерий: «Если описывается сразу несколько чудесных явлений — скорее всего ученые в чем-то ошибаются или намеренно обманывают коллег». Так вот, первое чудо — возникновение из ниоткуда тела очень маленького по объему и при этом обладающего невероятной температурой, а второе чудо, объясняющее первое, — неожиданная отмена на некоторое время законов физики, так чтобы материя могла расширяться со скоростью в зиллион раз превышающей скорость света. Не слишком ли много чудес?
Теория большого взрыва дала нам удивительные образцы научной мысли. Я, к сожалению, не владею терминологией настолько, чтобы до конца понимать всю эту науку новой эры, но вы можете представить себе общий стиль по следующему отрывку из учебника «Новой физики», объясняющей вышеупомянутое допущение:
«Уникальным свойством псевдовакуума является давление, которое одновременно большое и отрицательное».
Или обратите внимание на следующую цитату из профессора Хогана, преподающего в вашингтонском университете, по-моему налицо поиск еще одного чуда:
«…совсем по другому оценить возраст нашей вселенной. Быть может, наша вселенная имеет гораздо меньший объем, чем сейчас считается, и гравитация не изменялась с момента большого взрыва, или же некая непонятная антигравитационная сила могла ускорить ее расширение».
Не проще ли отказаться от самой концепции? Вместо того чтобы искать первоисточник, не проще ли считать, что его не было, что наша вселенная была вечно. И вместо того чтобы с ужасом предсказывать, каким образом существование вселенной прекратится, не проще ли считать, что все останется как есть. Наш космос был, есть и будет неизменным.
Примерно к таким выводам пришла группа Хойла, которые объясняли постоянное удаление крайних пределов продолжающейся генерацией массы. Но они все равно считали, что расширение происходит (из-за красного смещения), и таким образом раньше вселенная могла быть меньше по объему, и, следовательно, когда-то мог существовать первоисточник этого расширения.
По мне, лучшим способом объяснить наше происхождение (я имею в виду в глобальном масштабе) было бы заменить одно недоказуемое предположение другим. И много неувязок сразу исчезнет. Попробуем отказаться от идеи, что большой взрыв взявшегося из ниоткуда маленького тела при зиллионной температуре был вообще. Предположим вместо этого, что время все время ускоряется, и что новые фотоны движутся быстрее старых.
Я подробнее остановлюсь на одном аспекте данной гипотезы. В двадцатых годах была предложена постоянная Хаббла, как оценка скорости расширения вселенной. Именно из этого исследования появилась теория большого взрыва. Тогда было найдено соотношение того, как линии спектра далекой звезды или галактики смещаются к красному в зависимости от расстояния до Земли. Это знаменитое красное смещение уже много лет является формулой для вычисления расстояния от Земли до небесного тела и скорости его удаления от нас. Это основа теории большого взрыва — расстояние до источника света может быть вычислено через скорость его удаления от нас. Чем быстрее оно удаляется, тем дальше находится. Расстояния могут быть вычислены и с помощью других инструментов: измерения энергии квазаров, или периодичности яркости звезд. Но основная догма — чем дальше, тем быстрее удаление. Похожее явление со звуком называется эффектом Допплера: вы могли сами наблюдать его, когда мимо вас проносится поезд, издавая гудок. Как только поезд начинает удаляться от вас, частота звука понижается. Высокое «ииии» переходит в низкое «аааа». Так вот, свет ведет себя так же. Если источник света приближается к нам, его частота повышается (синее смещение), если удаляется — понижается (красное смещение).
Мы не пересматриваем уже известные расстояния до небесных тел, мы не пересматриваем общий объем вселенной. Источники света находятся именно там, где они были определены с помощью формулы красного смещения. Просто дело в том, что в данный момент источник света производит фотоны, летящие с меньшей скоростью, чем те, к которым мы привыкли. Источники света не удаляются от нас, а достаточно неподвижны, но так как мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад, они существуют в мире, где время течет медленнее. Ничего никуда не удаляется. Вселенная всегда такой была и будет, но просто с каждым годом частицы энергии, которые мы называем фотонами (в радиоволнах или лучах Солнца) будут двигаться с большей скоростью. Наша реальность ускоряется.
Кто-то при мне упоминал теорию «уставшего света» и то, что она была опровергнута. Я не смог найти эту теорию в справочниках, и, может быть, это дословное повторение только что сказанной теории. Я был бы рад любой информации по этому вопросу, особенно меня интересует, как эта теория была опровергнута.
Субъективно все мы замечаем, что время течет все быстрее, но с физической точки зрения доказать это невозможно. Изменение настолько ничтожно, что невозможно сравнить скорость двух разных фотонов, невозможно получить «старый фотон». Даже если отразить свет, например, от поверхности луны, фотоны вернутся к нам через секунды, возраст их еще будет слишком мал. Так где же нам взять «старые» фотоны? Конечно же, в свете далеких звезд — если принять на веру, что они не движутся в пространстве, но существуют в другом времени, и доказательством тому красное смещение. Концепция вечной вселенной таким образом имеет точно такие же самодостаточные основания, как и теория большого взрыва и «молодой» вселенной. Несоответствия одной теории легко устраняются в другой.
Процессам, для которых по теории сравнительно недавнего происхождения вселенной не хватало времени, предоставляется целая вечность. И в первую очередь это касается процесса возникновения жизни.
По нашим сегодняшним представлениям, для возникновения жизни потребовался очень короткий отрезок времени, если считать, что жизнь появилась на Земле. Сегодня мы имеем молекулу ДНК — уникальный код всего нашего организма, имеющую очень сложную химическую структуру. Вряд ли эта структура была проще три миллиарда лет назад, когда по нашим понятиям Земля только остывала. Но где же время для эволюции из более простых химических формул? Если разбить весь процесс эволюции возникновения жизни на десять стадий, то получается, что от нулевой (отсутствие жизни) мы достигли десятой (современная сложная структура ДНК) таким образом, что девять стадий прошло, пока Земля была практически необитаема.
Можно слегка растянуть этот отрезок времени, как предлагают некоторые ученые — современные уотсоны и маккенны. Можно считать, что жизнь была привнесена извне — из открытого космоса. Жизнь появилась в другой части вселенной и каким-то образом достигла Земли, успев по пути пройти эволюцию до более сложных форм, которые попали на плодородную к тому времени земную почву. Но добавление 4 миллиардов лет к уже имеющимся 4 миллиардам позволит нам добавить всего только одну стадию нашей шкалы — где же произошли остальные восемь? При этом мы не учитываем время межгалактического путешествия «семян жизни».
Но можно предположить, что существовал третий этап развития жизни. Если вселенная вечная, то у природы есть сколько угодно времени, чтобы перепробовать все возможные комбинации молекул (большинство — неудачные, но некоторые крайне успешные) и прийти к нынешней сложнейшей химической структуре жизни. В математике существует простая аксиома: если что-то может произойти, то на бесконечном отрезке времени это неизбежно произойдет. Я думаю, что это не совсем правильно. Наверное, есть бесконечные системы, не содержащие всех возможных вариантов — для природы это более естественно. Но все же эта теорема может привести к интересным мыслям. Раз жизнь возможна, то ее появление в вечной вселенной может оказаться достаточно распространенным явлением. Тогда жизнь могла появиться во многих уголках вселенной громадное количество раз. Конечно, многие скажут: хотя вселенная бесконечна во времени, она ограничена в пространстве, поэтому имеется не так уж много подходящих мест для появлении жизни. Но обращаясь к читателям, хорошо знающим физику, я хотел бы спросить: насколько наше представление о конечном объеме вселенной вытекает из теории большого взрыва? И я должен согласиться, что жизнь может вымирать, прекращать свое существование, что, к примеру, может когда-нибудь произойти и с нашей планетой, но есть одно утешение. Наша теория вечной вселенной позволяет с определенностью предположить, что мы не одни в космосе.
Теория большого взрыва? Мир ее праху.