1. Звездный дом, в котором мы живем

Мы живем на маленьком небесном теле - Земле, которая принадлежит к планетарной системе средней звезды - Солнца. Наше светило является членом большого звездного семейства, состоящего примерно из двух сотен миллиардов звезд и называемого Галактикой. Она похожа на очень плоский диск с поперечником 70 000 световых лет, который вращается как полужидкое тело. Напомним, что свет за одну секунду проходит 300000 км, а за год - 10^13 км. Солнце находится на расстоянии 23 000 световых лет от центра Галактики, обращается вокруг него со скоростью 190 км/с и совершает один оборот за 220 млн. лет (галактический год).

Наша Галактика не одинока: на огромных расстояниях от нее расположены другие звездные острова, также состоящие из многих миллиардов звезд. Ближайшая галактика - Магеллановы Облака отстоит от нас на 100 000 световых лет, а наиболее далекие из еще доступных для наблюдений галактик находятся на расстоянии многих миллиардов световых лет от Земли. Большая часть галактик входит в состав скоплений. Опубликованы каталоги, описывающие тысячи крупных и небольших скоплений галактик. В последнее время установлено, что распределяются галактики не равномерно, а как бы по ячейкам. В стенках ячеек много скоплений галактик, а внутри - пустота. Большие скопления находятся в узлах этой ячеистой структуры. Отдельные ее фрагменты иногда называют сверхскоплениями, и они имеют сильно вытянутую, наподобие нитей, форму. Далекие звездные системы - галактики, их скопления и сверхскопления - являются наибольшими известными астрономам структурными единицами Вселенной, под которой понимается весь материальный мир, безграничный в пространстве и развивающийся во времени. Пользуясь эффектом Доплера, можно измерять скорости удаления или приближения далеких астрономических объектов. Напомним, что, согласно этому эффекту, у приближающегося источника света все длины волн, измеренные наблюдателем, уменьшены, смещены к фиолетовому концу спектра, а для удаляющегося источника увеличены, смещены к красному концу спектра. Происхождение, строение и развитие Вселенной изучаются КОСМОЛОГИЕЙ (греч. kosmos - порядок, мир и logos - слово, учение).

Началом современного этапа развития космологии являются работы замечательного ученого А.А.Фридмана (1888-1925), выполненные в 1922-1924 гг. На основе теории Эйнштейна он построил математические модели движения вещества во всей Вселенной под действием сил тяготения. Фридман доказал, что вещество Вселенной не может находиться в покое - Вселенная не может быть стационарной: она должна либо расширяться, либо сжиматься. Впрочем, для доказательства этого нужны были экспериментальные подтверждения, которые удалось вскоре получить. Пионером измерения лучевых скоростей галактик, т.е. скоростей, определенных по результатам спектральных измерений, был американский астроном В.М.Слайфер (1875-1969). Он вел свои наблюдения в течение десяти лет, но в Европе о полученных им результатах не знали. Скорее всего, причиной тому была первая мировая война, препятствовавшая установлению научных контактов. Поэтому доказательство справедливости космологических представлений Фридмана связано с именем другого американского астронома - Э.Хаббла (1889-1953). Согласно данным Слайфера, галактики удалялись от нас, т.е. линии в их спектрах были смещены к красному концу. Это явление получило название красного смещения. Хаббл, используя наблюдения Слайфера, определил расстояния до многих галактик и в 1929 году сформулировал закон, который гласил: скорости удаления галактик пропорциональны расстояниям до них, т.е. подавляющее большинство галактик "разбегалось". Это могло означать только одно: Вселенная действительно расширялась, как предсказывал Фридман, и это обстоятельство уже ни у кого не вызывало сомнения.

Отношение между скоростью, с которой галактика движется от нас (это устанавливается по красному смещению), и ее расстоянием от Земли определяется постоянной Хаббла. Из всех мировых констант только эта, очень много определяющая в жизни Вселенной, известна пока лишь с огромной погрешностью. Вот что писал о величине постоянной Хаббла космолог Ю.Н.Ефремов (В глубинах Вселенной. - М., Наука, 1979): "...не будет преувеличением сказать, что ручаться можно только за то, что она заключена в пределах от 40 до 100 км/с на мегапарсек". Заметим, что в астрономии используется единица длины парсек (пк): 1 парсек = 3,1*10^18 см, в космологии употребляется единица длины мегапарсек, равная 106 пк. Астрономия, древнейшая из наук, переживает в наши дни небывалый расцвет. В последние десятилетия для наблюдений неба стали использовать высокочувствительные инструменты и устройства как на Земле, так и за пределами атмосферы, регистрирующие излучения во всех диапазонах спектра. Это обстоятельство сразу же привело к целому ряду выдающихся открытий. Так, например, были обнаружены загадочные квазары и необычные небесные тела - пульсары, "коричневые" карлики - не звезды и не планеты, микроволновое реликтовое излучение, оставшееся со времен так называемого Большого взрыва, и т.д. Сменив картину величавого покоя небес, перед людьми открылся бурный, нестационарный, эволюционирующий мир, расширяющаяся Вселенная, родившаяся в огненном вихре. Наблюдаемое расширение Вселенной началось с особого, так называемого сингулярного, состояния, когда понятие пространства и времени не имело привычного нам смысла, а наш мир был совершенно иным - невообразимо горячим и плотным. По современным представлениям, расширение наблюдаемой части Вселенной происходит вследствие того, что все объекты материального мира, вплоть до самых удаленных галактик, образовались из вещества, невообразимо громадные массы которого разлетелись примерно 15-20 млрд. лет назад из некоторой небольшой области, комка или даже точки.

Относительно того, как и когда точно это происходило, в настоящее время выдвигаются различные гипотезы и теории, многие из которых противоречат друг другу. Когда говорят о расширении Вселенной, то речь идет только об удалении одного скопления галактик от другого (поэтому бессмысленно искать центр расширения). Если же несколько небесных тел связаны силами тяготения в единое образование (подобно Солнцу и окружающим его планетам или звездам в Галактике), то такие системы не расширяются. И уж, естественно, не расширяются отдельные небесные объекты - звезды, планеты и т.д. Другими словами, процесс расширения относится лишь к усредненному движению в очень больших масштабах, а не к отдельным изолированным объектам - галактикам, звездам, планетам, связанным гравитационно и в которых плотность вещества гораздо больше средней во Вселенной. Будущее нашего расширяющегося мира зависит от соотношения между скоростью разбегания галактик и силой, с которой они друг друга притягивают. Скорость разбегания ученые знают достаточно точно. Но вот сила притяжения определяется средней плотностью вещества во Вселенной, а она, к сожалению, известна пока лишь приблизительно. Следовательно, будущее Вселенной зависит от значения средней плотности вещества в ней, т.е. от массы вещества всех галактик и другой материи, равномерно "размазанной" по всему пространству.

Оказывается, существует критическая величина плотности, приближенно равная 10 г/см, т.е. 10 атомов водорода в одном кубическом метре. Если плотность материи во Вселенной превышает эту величину, то "разбегание" галактик будет с течением времени замедляться, затем остановится и перейдет в "сжатие", т.е. красное смещение сменится на фиолетовое. Если же окажется, что плотность вещества во Вселенной меньше критической, то расширение будет продолжаться безгранично. Согласно имеющимся сегодня данным, плотность вещества во Вселенной примерно в десять раз меньше критического значения. Выходит, что разбегание галактик будет продолжаться вечно. Однако этот вывод следует снабдить знаком вопроса. Все дело в том, что определить с достаточной точностью среднюю плотность вещества - очень трудная задача. В данном случае приходится иметь дело не только с труднонаблюдаемыми видами вещества, например с разреженным горячим газом и другими видами материи в пространствах между галактиками, но и решать проблему так называемой скрытой массы во Вселенной. Суть последней состоит в том, что масса любой галактики оказывается существенно больше суммарной массы всех звезд галактики и массы, содержащейся в ее газово-пылевой составляющей. Так, например, по характеру вращения некоторых галактических образований-дисков можно заключить, что распределение видимой массы в них не соответствует наблюдениям: видимая масса составляет лишь 15-25% от необходимой для объяснения характера вращения вещества во внешних областях дисков.

Предполагается несколько кандидатов в объекты, из которых может состоять скрытая масса: планетоподобные образования типа нашего Юпитера, массивные "черные дыры", межгалактический газ, экзотические субстанции, такие, как космические лучи, нейтрино, гравитационные волны, а также различные другие виды физической материи. Такова в самом общем виде фактическая сторона дела в современной космологии. Перечень рассмотренных выше проблем и вопросов очень краток и схематичен. Но и он позволяет сделать вывод о том, что еще далеко нс все в Большом космосе известно и понятно сегодняшней науке. Будет ли Вселенная расширяться вечно или же расширение сменится сжатием и все галактики, звезды и планеты вновь cплaвятcя в чудовишном тигле? Почему Вселенная в большом масштабе однородна и почему имеются отклонения от однородности и масштабах скоплений галактик? Почему энтропия Вселенной велика, т.е. почему Вселенная горячая? Существуют ли миры помимо нашей Вселенной? Ответ на эти вопросы должны дать будущие исследования. Ученые преисполнены оптимизма - ведь возможности наблюдательных инструментов еще далеко не исчерпаны. Новые телескопы, несомненно, позволят заглянуть в такие космические бездны, которые сегодня еще недоступны глазу человека. и узнать много нового о нашем "звездном доме".

2. Космологические сомнения

Концепция Большого взрыва, положившего начало эволюции нашего мира, стала столь же признанной в современной космологии, как, по словам академика Я.Б.Зельдовича, и шарообразность Земли. Однако со временем появились новые научные данные, поставившие теорию расширения Вселенной под сомнение. Рассмотрим некоторые из таких соображений. Удивительными и загадочными объектами Вселенной являются КВАЗАРЫ, или, если называть их полным именем, квазизвездные радиоисточники. Это самые яркие, самые далекие и в то же время самые древние из известных нам космических тел. Вычисленные по закону Хаббла расстояния до квазаров составляют миллиарды световых лет. По мнению большинства ученых, это сжавшиеся под влиянием сил тяготения ядра практик, в центре которых возникли сверхплотные скопления материи - так называемые черные дыры. Они непрерывно поглощают из ближайшего пространства газ, пыль, другой космический мусор и даже звезды. Освобождающаяся при этом гравитационная энергия поддерживает яркое свечение квазаров - они излучают во всем электромагнитном диапазоне с интенсивностью большей, чем сотни и тысячи миллиардов обычных звезд. Объяснить, какой физический механизм приводит в действие "энергетический котел" столь чудовищной мощности, в рамках теории расширяющейся Вселенной пока не удается.

Астрономов особенно привлекает тот факт, что квазары предстают перед ними как объекты, которые позволяют заглянуть не только на далекие окраины Галактики, но и в глубокое прошлое. Обсерватории мира непрерывно ведут поиск удаленных квазаров. Возраст одной из последних таких находок стал настоящей астрономической сенсацией. Открытие, способное изменить нынешнее представление о космической эволюции, сделали американские астрофизики М.Шмидт, Д.Ганн и Д.Шнайдер. Им удалось обнаружить квазар, являющийся, по их словам, самым отдаленным источником света во Вселенной и находящийгя удивительно близко к предполагаемому краю пространства и началу времени. Изучая квазары, ученые остановились на том, который получил условное наименование Пи - Си 1 158+4635. Он находится в созвездии Большой Медведицы. Анализ излучаемого им света показывает, что он существовал уже тогда, когда Вселенная достигла лишь шестой части своего сегодняшнего размера, а ее возраст составлял всего 7% от нынешнего. Если принять возраст Вселенной за 15 миллиардов лет, то, как подсчитали американские астрофизики, обнаруженный ими квазар сформировался спустя немногим более 1 миллиарда лет после "Большого взрыва".

Согласно прежним наблюдениям квазары начали появляться спустя примерно 3 миллиарда лет после "Большого взрыва". Поэтому можно сделать вывод, что Вселенная приобрела свою нынешнюю структуру с неравномерным распределением материи в виде звездных галактик гораздо раньше, чем считалось. В то же время по теории "Большого взрыва" процесс формирования галактик должен был занимать гораздо больше времени, чем 1 миллиард лет, т.е. 14 миллиардов лет назад никаких галактик еще не могло существовать. Дело в данном случае заключается в том, что, по современным представлениям, вначале материя во Вселенной распределялась очень равномерно. Свидетельство тому - полная однородность микроволнового реликтового излучения, доносящего до нас эхо "Большого взрыва". Затем материя начала неравномерно уплотняться, образуя звезды и галактики. Таким образом, открытие американских астрофизиков оставляет очень мало времени между двумя состояниями Вселенной и входит в противоречие с существующими космологическими теориями. Далее. Общепринятая ныне теория утверждает, что Вселенная родилась в момент, когда произошел "Большой взрыв". Но некоторые космологи в последние годы усомнились, что за такое время смогли образоваться многие тысячи известных ныне галактик самых разнообразных типов. Недавно группа ученых, в их числе был и известный шведский астрофизик, лауреат Нобелевской премии Х.Альвен, разработала альтернативную гипотезу, где основная роль в формировании мира отдана не тяготению, а электромагнитным силам в плазме, наполняющей всегда существовавшую Вселенную. При этом, вполне понятно, отвергается и вероятность коллапса - катастрофического сжатия Вселенной под влиянием той же гравитации.

До сих пор большинство специалистов считали, что магнитные силы тишком слабы для "организации" материи в стройную систему звезд и галактик. Однако сотрудники Лос-Аламосской национальной лаборатории (США), смоделировав процессы в космической плазме на ЭВМ, показали, что облака плазмы за многие миллиарды лет действительно могли сближаться и уплотняться под действием именно электромагнитных сил. Более того, при этом последовательно образуются структуры, напоминающие все типы наблюдаемых ныне галактик. Одна из полученных конфигураций, например, удивительно похожа на хорошо известную астрономам галактику NGC 1300. Правда, авторам новой гипотезы трудно будет ответить на один довольно-таки простой вопрос: "А откуда все-таки взялась плазма?" Мнение о том, что данные последних наблюдений не только не подтверждают справедливости общепризнанной теории "Большого взрыва", но фактически опровергают некоторые ее положения, высказала в 1990 году группа известных астрофизиков. В статье "Внегалактическая Вселенная: альтернативный взгляд", опубликованной в американском научном журнале "Нейчур", они поставили под сомнение модель "Большого взрыва". Вместо модели возникновения всей материи одновременно они предлагают концепцию равновесной Вселенной, которая не имеет ни начала, ни конца, постоянно расширяется и непрерывно генерирует новую материю. Ученые-"еретики" утверждают также, что так называемое космическое микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение), открытое в 1965 году и приводящееся обычно в качестве одного из существенных доказательств реальности "Большого взрыва", слишком однородно, чтобы его можно было считать последствием грандиозного взрыва. По их мнению, это излучение вызывается частицами космической пыли. Кроме того, авторы упомянутой статьи полагают, что общепринятая интерпретация такого явления, как квазары, неверна. Хотя большинство астрономов считают эти объекты чуть ли не самыми старыми и наиболее удаленными структурами Вселенной, авторы утверждают, что они значительно моложе и ближе к центру Вселенной, чем принято думать. Принято считать, что характер свечения квазаров свидетельствует об их большом удалении и быстром движении. Авторы же статьи в "Нейчуре" указывают, что необычно много квазаров находится рядом как раз с теми галактиками, которые ученые считают более молодыми и близкими, чем сами эти квазары.

Изложенные выше гипотезы о неприятии концепции "Большого взрыва" привлекли к себе внимание значительного круга известных космологов, но, нужно признать, убедили отнюдь не многих. Вместе с тем необходимость непротиворечивого объяснения имеющихся научных данных потребовала поиска других гипотез, объясняющих строение нашей Вселенной. И такие гипотезы существуют, интерпретируя с новых позиций те или иные наблюдательные данные. Остановимся на таком фундаментальном понятии, как, например, "красное смещение", которому с момента открытия старались дать объяснение, отличное от объяснения его эффектом Доплера. Подобные попытки продолжаются и до нашего времени. В общей теории относительности устанавливается, что световые кванты "краснеют", когда они выходят из сильного поля тяготения. Высказывались идеи о "покраснении" квантов за счет потери энергии при их распространении в пространстве или при самопроизвольном распаде кванта света с испусканием некоторых частиц. Наблюдение "красного смещения" можно зафиксировать, как, оказывается, при изменениях массы испускающих фотоны частиц или с изменением от времени самой частоты излучения и тд. Однако, как считают космологи (см. книгу Новикова И.Д. Эволюция Вселенной. - М.: Наука, 1990), "единственным возможным ооъяснением космологического "красного смещения" является эффект Доплера, вызванный расширением Вселенной". Но противники концепции расширения Вселенной, как говорится, не сидят сложа руки и разрабатывают новые предположения, версии, гипотезы. Об этом свидетельствует, например, публикация кандидатом технических наук Ю.Учаевым статьи "Если Вселенная вращается, то природа и жизнь вечны" (см. газету "Ленинское знамя". - 1988. - 18 сентября).

Ознакомимся более подробно с основными положениями этой статьи, сделав вначале небольшое отступление. Все космические тела, объекты и их всевозможные образования (сочетания) вращаются. Собственное вращение - это такое же "врожденное" их свойство, как и наличие некоторой массы. И в этом отношении космические тела и объекты в какой-то мере подобны элементарным частицам, также обладающим собственным вращением. С этим вращением связана одна из важных характеристик элементарных частиц - так называемый спин. Его аналогом для обычных вращающихся тел и объектов является момент количества движения. Исходя из этого, нет никаких причин отвергать просто так гипотезу о вращении Вселенной. В этой гипотезе, например, "красное смещение" галактик объясняется следствием не продольного, а поперечного эффекта Доплера. А для такого эффекта - и это, возможно, самое главное - величина "красного смещения" имеет уже не ЛИНЕЙНУЮ, а КВАДРАТИЧЕСКУЮ зависимость от расстояния до галактики, движущейся по окружности вокруг приемника сигнала. Отсюда следствие кардинального свойства: при заданной величине регистрируемого "красного смещения" расстояния до сильно удаленных объектов, определенные в рамках гипотезы вращающейся Вселенной, будут намного меньше, чем расстояния до тех же объектов, определенные на основе гипотезы расширяющейся Вселенной. Так, по мнению Ю.Учаева, расстояния до квазаров во вращающейся Вселенной уменьшаются настолько, что поток исторгаемой ими энергии оказывается сравнимым с уровнем излучения отдельно взятых галактик, а не превышает его в сотни и тысячи раз. Это позволяет предположить, что квазары являются не чем иным, как обычными галактиками, но только удаленными на гигантские расстояния (поэтому смотрятся как светящиеся точки), что сразу снимает вопрос о гипотетическом мощном источнике энергии квазаров.

Естественно, что уменьшение расстояний во вращающейся Вселенной приводит и к уменьшению ее объема, и к увеличению, как следствие первого, средней плотности вещества. Причем это увеличение возросло на 3-5 порядков по сравнению с плотностью вещества в расширяющейся Вселенной, что привело к превышению критической средней плотности на 1-3 порядка. Из этого однозначно следует, что не существует проблемы "скрытой массы" и становится невозможным как бесконечное расширение нашей Вселенной, так и последующее ее сжатие в малый объем, непомерный рост температуры и плотности вещества. Анализируя данные о "красном смещении" галактик, расстояния до которых получены с достаточно высокой точностью, можно установить угловую скорость и период вращения Вселенной. Этот экспериментально полученный период оказывается равным 1-2 миллиардам лет. Вполне понятно, что движение объектов на границах вращающейся Вселенной не может превысить скорость света. Следовательно, звездный дом, в котором мы живем, не может быть пространственно безграничным. Однако это обстоятельство ни в коей мере не исключает возможности существования бесконечного числа других звездных миров, удаленных друг от друга на расстояния, которые значительно превышают их собственные пространственные размеры. Эта совокупность подобных или отличных от нашей Вселенной миров может образовывать некую умопомрачительную по своим габаритам Метавселенную.

Считая реальностью существование вращающейся Вселенной, можно достаточно просто и естественно определить как начало и конец Вселенной, а также разобраться с проблемой "Большого взрыва". Допуская в принципе возможность определенного расширения или сжатия вещества, модель вращающейся Вселенной не требует расширения мироздания из бесконечно малого объема либо последующего сжатия в такой объем. "Устойчивость" модели достигается тем, что взаимное притяжение галактик компенсируется центробежными силами, возникающими при их вращательном движении по дугам окружностей. Сохраняется в данном случае и возможность объяснения наблюдаемого "красного смещения" следствием эффекта Доплера. Автор статьи резонно отмечает, что, разрешая одни проблемы гипотезы вращающейся Вселенной, ученые "рождают" другие, на которые еще предстоит найти удовлетворяющие ответы. Например, почему угловая скорость Вселенной примерно постоянна? Другая проблема: во вращающейся Вселенной должна наблюдаться анизотропия распределения "красного смещения" в зависимости от величины угла между осью вращения Вселенной и направлением на соответствующую галактику. Такой анизотропии в явном виде к настоящему времени не обнаружено, хотя косвенные данные имеются. В заключение Ю.Учаев справедливо замечает, что для подтверждения или опровержения гипотез вращающейся и расширяющейся Вселенной должны быть разработаны и внедрены в практику исследований новые прямые методы измерения расстояний до достаточно удаленных объектов. Из-за отсутствия сегодня таких методов проверка достоверности тех или иных космолотческих гипотез затруднена.

Если гипотеза вращающейся Вселенной подтвердится, то это означает, что жизнь можно считать вечной. И тогда человеческая цивилизация, если у нее хватит мудрости избежать самоуничтожения, в соответствии с предсказаниями К.Э.Циолковского при помощи реактивных приборов расселится по всему "звездному дому". Следует сказать, что статья Ю.Учаева вызвала большой интерес у читателей. Редакция газеты получила многочисленные отклики. В одном из них Р.Тюхтий (г. Борислав, Львовская область) вступил в полемику с автором статьи. Читатель пишет: "Автор статьи уверен: разумная жизнь может постепенно распространяться по всей Вселенной. При этом Ю.Учаев, видимо, не чувствует противоречия: если Вселенная вечна, то жизнь и разум уже извечно должны были бы в ней распространиться. Но, с другой стороны, звезды давно бы потухли: согласно 2-му началу термодинамики, вечная Вселенная не может существовать иначе, как в состоянии "тепловой смерти", а тем более закрытая ее модель, о которой говорит Учаев..." Сразу заметим, что в статье Учаева не говорится о "закрытой" Вселенной; речь там шла только о пространственной "конечности" вращающейся Вселенной, а это, как известно, далеко не одно и то же. Статья Учаева не рассматривает вопросы "энергетической подпитки" вращающейся Вселенной, что снимает вопрос о ее "тепловой смерти". А вот с тем, что гипотеза вращающейся Вселенной не решает всех проблем, что она в определенной мере противоречива, - с этим вполне можно согласиться, тем более что Р.Тюхтий дальше говорит: "Да и проблемы ли это вообще? Не указывают ли они на существование высших сил?" Можно, конечно, соглашаться или не соглашаться с мнением Р.Тюхтия об "участии" высших сил в создании нашей Вселенной, но бесспорно одно: оно имеет право на существование. Вспомним хотя бы несколько высказываний основоположника космонавтики К.Э.Циолковского о могуществе разума и его роли в преобразовании Вселенной: "Самое высшее в мире - это сознательность, разум, жизнь... Совершенство космоса - результат разума, сознания и высокой деятельности... Разум - величайшая сила космоса... Что же могущественнее разума! Если же он сильнее всего, то он все победит. Ему власть, сила и господство над всем космосом. Последний сам рождает в себе силу, которая им управляет. Она могущественнее всех остальных сил природы... Человек и разумные силы составляют одно целое с природой, и нельзя отрицать возможность участия разумных сил и в явлениях природы. Мы только не знаем, насколько оно велико и распространено..." Добавить что-либо к этим взятым из разных работ ученого мыслям, как говорится, нечего...

3. Вселенная в атоме

Мы часто и подолгу задумываемся над вопросом: как устроен физический мир в своей глубинной основе? Куда может привести нас бесконечность движения в недра материи? Молекулы, атомы, ядра атомов, протоны, электроны и нейтроны?.. Что же дальше? А если двинуться в "другую сторону"? Уходят в бесконечность этажи мироздания. На одном из них планеты и планетные системы со своими светилами, на другом - галактики и галактические скопления, на третьем - Вселенная. Где границы этого огромного мира, существуют ли они?.. Мы живем в геометрически трехмерном мире. И очень может быть, что этот мир, затерянный где-то в середине Большой Бесконечности Мироздания, - лишь ничтожный кирпичик мира, а наш мир, в свою очередь, состоит из невообразимо большого числа миров, которые мы считаем частицами. И так до бесконечности как вширь, так и вглубь. Но если, как писал поэт, каждая из элементарных частиц - мир, то, вероятно, внутри каждой из них светят мириады звезд, освещающих неисчислимое множество планет. Среди них могут быть и такие, которые населены разумными существами, способными размышлять о бесконечности окружающего их мира... Кстати, подобную идею высказал еще в V веке до н.э. греческий мыслитель Анаксагор, который говорил, что в каждой частице, какой бы малой она ни была, "есть города, населенные людьми, обработанные поля и светит солнце, луна и другие звезды, как у нас".

Итак, хотя представление о "множественности миров" уже веками витает в умах, однако научное обоснование оно получило лишь в последние десятилетия при исследовании свойств замкнутой Вселенной или так называемого замкнутого мира Фридмана, возможность существования которой (которого) вытекала из гравитационных уравнений общей теории относительности. Замкнутый мир - это такая область Вселенной, где взаимное притяжение всех находящихся в нем тел - звезд, межзвездного газа и пыли, галактик и их совокупностей - равно энергии их общей массы, т.е. энергии, которая заключена в веществе согласно известной эйнштейновской формуле: Е=М*С. Другими словами, наступает равенство инертной и гравитационной энергии. Плюс на минус - суммарная энергия (она же - масса) может стать сколь угодно малой и даже равной нулю. Тело же с нулевой массой - не более чем точка... Так огромная Вселенная может оказаться в почти замкнутом, по Фридману, мире, а ее внешние размеры могут быть микроскопическими и даже нулем. Разумеется, так кажется внешнему наблюдателю: малая масса локализована внутри сферы микроскопически малого радиуса.

Для наблюдателей же изнутри все выглядит совершенно по-другому: внутри этой кажущейся "малой" сферы в принципе может помещаться целая Вселенная со всеми своими галактиками, звездами и скоплениями галактик. Эта теория, позволяющая одни и те же объекты рассматривать и как элементарные частицы, и как макросистемы, получила развитие в трудах академика М.А.Маркова. Объекты, таящие или содержащие в себе вселенные, назвали в честь А.А.Фридмана фридмонами. Возможность существования этих объектов вытекает из общей теории относительности. Для внешнего наблюдателя, например для нас, землян, фридмоны могут появиться в "образе" тяжелых элементарных частиц с массой, составлякздей 10^-5 - 10^-6 г, размером около 10^-33 см и электрическим зарядом, равным заряду электрона. Фридмон может проявить себя и как микроскопическая "черная дыра". Теория допускает существование неограниченного числа фридмонов. Для того чтобы наша Вселенная стала микрочастицей-фридмоном, необходимо, что средняя плотность вещества была 10^-29 г/см. Пока регистрируемые данные несколько ниже - 10^-30 г/см, но, как отмечалось выше, во Вселенной может существовать электрически нейтральная "скрытая масса". В этом случае вполне возможно, что и мир, в котором мы живем, не что иное, как фридмон. 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, т.е. в совсем иную вселенную. Следовательно, фридмоны представляют собой полузамкнутые миры.

Допустим, что наша Вселенная является фридмоном. Если бы в этом случае путешественник, улетев с Земли, смог проникнуть через "горлышко" фридмона наружу, он "...с удивлением обнаружил бы, что та вселенная, откуда он родом, представляется здесь микроскопическим объектом... Это новое пространство также может оказаться почти замкнутым и снова связанным микроскопической горловиной со следующим пространством... В принципе такая повторяемость микроскопического и макроскопического может быть неограниченной...", - писал академик М.А.Марков. Гипотеза о фридмонах, одним из которых может являться и наша Вселенная, расширила значительно наши представления о Вселенной в целом. В одной из своих последних работ член-корреспондент АН СССР И.С.Шкловский предложил термин "Метавселенная". Метавселенная включает в себя все многообразие отдельных вселенных, подобно тому как Метагалактика охватывает все наблюдаемые галактики. Гипотетические пока фридмоны уводят человеческую мысль в такую даль, что захватывает дух.

Мы, земляне, безуспешно вот уже которое десятилетие ищем собратьев по разуму. Но если Вселенная способна уместиться в элементарной частице, то мыслящих иномирян мы, возможно, буквально держим в руках. Эти бесчисленные миры трепещут и в каждом язычке пламени свечи, и в каждой клеточке нашего тела. Все эти миры живут полнокровной жизнью: в каждой ничтожной пылинке заключено несчетное множество миров, бесконечно большое число планет, населенных, возможно, разумными существами. И быть может, каждый акт рождения электрон-позитронной пары - акт рождения бесчисленного множества миров, а каждый акт аннигиляции - свидетельство их гибели? Очень может быть, что наши размышления о бесконечности материального мира скорее всего слишком прямолинейны. Почему бесконечную череду размеров мы представляем себе чем-то вроде прямой, уходящей, с одной стороны, в область исчезающих малых размеров (микромир), с другой - в область неограниченно больших (макромир)? Кто знает, не является ли бесконечность мира более похожей на круг, где поразительно малые величины как бы переходят, замыкаются на бескрайне большие?

Вопросы, вопросы... Да, немало крови попортила физикам бесконечность, которая "рождается" при решении некоторых уравнений, относящихся к атому и элементарным частицам... Бесконечность... О ней думают и ученые. Только в отличие от нас, простых смертных, размышляют они об этом физическом понятии, вооружившись современными научными данными, что и позволяет им строить, как правило, на солидной научной основе все новые и новые гипотезы, приводящие порой к поразительным, фантастическим выводам. Об этом, в частности, свидетельствует и заглавие следующего подраздела, а именно:

4. Можно ли создать вселенную?

Не будем держать читателя в неведении и ответим сразу: "Да, можно!" Естественно, что такое утверждение должно иметь какие-то веские основания. Имеются ли они? И снова сразу дадим ответ: "Да, имеются!" Об этом свидетельствует гипотеза американского ученого с мировым именем - космолога Алена Гута (Массачусетский технологический институт), который утверждает, что создание искусственных вселенных вполне возможно. Выступая в конце 80-х годов на конференции Американского астрономического общества в Бостоне, А.Гут сделал заявление, что "появляется, по-видимому, принципиальная возможность на некого рой ступени развития цивилизации создавать в буквальном смысле слова новые вселенные". В 1979 году Гут вместе с двумя своими коллегами стал работать над теорией "раздувающейся Вселенной", которая считалась сомнительной, когда он опубликовал ее в начале 80-х годов, но сегодня в несколько модифицированной форме принята большинством физиков. Работая над "раздувающейся Вселенной", Гут и пришел к идее создания новых вселенных. По мнению Гута, уже в первые мгновения после "Большого взрыва" наша Вселенная "раздулась" до своих теперешних границ. Размеры сферы, в которой мы живем, столь огромны, что нам она кажется совершенно плоской.

Существуют обстоятельства, при которых на этой трехмерной искривленной поверхности, как считает Гут, может развиваться своего рода "аневризма" (так в медицине называется процесс выпячивания стенки кровеносного сосуда), т.е. область, в которой пространство-время выпячивается словно опухоль, и в конечном счете отщепляется от "материнской" вселенной, образуя совершенно новую и другую. Условия внутри вышеупомянутой выпуклости для находящегося там наблюдателя будут напоминать те, что были присущи начальным моментам "Большого взрыва". Однако для наблюдателя в нашем мире эта отделившаяся "аневризма" должна восприниматься как "черная дыра" - сверхплотный объект с такой огромной силой тяготения, что даже лучи света не в состоянии "оторваться" от него. Спустя определенное время "черная дыра" как бы "испаряется", не оставляя никакого следа в том месте поверхности сферы, где была "рождена" новая вселенная. После отделения выпуклости от "первичной" вселенной информационный обмен между ними невозможен, так как они являются замкнутыми, поскольку каждая из них существует в собственном пространстве-времени. Для наблюдателей, находящихся в каждой из таких вселенных, остальные находятся за пределами так называемого физического горизонта. Разумные существа, появившиеся в новом мире, обречены законами физики навечно остаться в неведении относительно реальности существования "материнской" вселенной. Не с такой ли ситуацией встречаемся и мы сами при изучении первоначал появления нашей Вселенной?

Гут и его коллеги определили условия, необходимые для начала развития "аневризмы". Они считают, что для создания новой вселенной не требуется даже предшествовавшей "Большому взрыву" сингулярности, т.е. такой области в пространстве-времени, где температура и плотность вещества принимают бесконечные значения, а известные нам сегодня законы физики теряют свою силу. "Удивительно, но можно дать начало новой вселенной, используя энергию, эквивалентную всего лишь нескольким фунтам вещества, - говорит Гут, - если найти какой-то способ сжать это вещество до плотности 10-15 энергограммов в кубическом сантиметре и как-то запустить процесс. А раздувание должно сделать все остальное". За очень короткое время, менее чем за микросекунду, новая вселенная должна раздуться до огромных размеров, создавая для себя все вещество и энергию, которые ей затем суждено вмещать. "Конечно, - признает Гут, - это не только превышает возможности нашей техники, но и лежит за пределами любой мыслимой техники". Впрочем какая-нибудь сверхцивилизация когда-нибудь могла это в принципе и сделать... Уже сегодня в царстве квантовой физики, физики ядерных частиц и ультрамалых расстояний учеными обнаружен. своеобразная физическая сущность, которую называют "отрицательной энергией".

"Отрицательная энергия", математиче ски описываемая как энергия, меньшая чем даже энергия вакуума, может суще ствовать в пространстве, которое релятивистски деформировано вокруг ультра компактной массы - куска материи, сжатого до плотности, имеющей огромную величину, гораздо большую, чем та, что наблюдается где-либо во Вселенной. Все дело заключается именно в том, что "отрицательная энергия" фигурирует в гутовской схеме создания в лабораторных условиях новых вселенных. На основе последних исследований доктор Гут и его коллеги заключают, что если каким-то образом сжать 10 кг вещества так, чтобы они занимали пространство меньшее, чем одна квадриллионная объема элементарной частицы, то результатом такого процесса было бы "семя", которое могло бы способствовать рождению новой вселенной. Другими словами, после упомянутого "сжатия" 10 кг вещества превратятся в так называемый фальшивый вакуум, т.е. область с "отрицательной энергией", которая вызовет раздувание новой вселенной. Последняя возникнет, как пузырь, из нашей Вселенной и будет связана с ней "червоточиной" (своеобразным прообразом "черной дыры"), которая в конце концов сожмется и разорвется. Новая вселенная, если выразиться образно, может быть готова к "употреблению", то есть к дальнейшей эволюции, росту энтропии, зарождению жизни и т.д. Означает ли вышесказанное, что наша Вселенная тоже могла быть создана в результате сознательного акта неких разумных существ в некоей другой, "материнской" для нас вселенной? "Эту возможность мы изучаем, - говорит Гут, - и ничего пока не исключает ее". Вполне понятно, что такие причудливые для многих людей размышления могут перейти границы доверия, но Гут - известный интеллектуальный исследователь-космолог, который не только поражает научную общественность неординарными идеями, но обосновывает их строгими и корректными математическими выкладками. Это позволяет ему увеличивать постоянно ряды своих сторонников и получать поддержку целого ряда ведущих физиков мира. Идеи и гипотезы, подобные тем, которые выдвинуты профессором Аланом Гутом, несомненно помогут ученым исследовать наиболее фундаментальные проблемы космадоти: как возникла Вселенная, как она развивается и каков может быть ее конец...