Ситуация перед Новым 2013 годом была особенной. Перед этим длительное время нам рассказывали о конце света, смешав (и сильно взбалтывая!) все, что об этом сами знали – Апокалипсис, Нострадамуса, астероиды, Нибиру, болезнетворные бактерии.

Людишек пугали глобальным потеплением, и многие, ежась от мороза, этому верили. В середине лета 2012 г. нашли, наконец, элементарную частицу, похожую на бозон Хиггса. Это активизировало в СМИ обсуждение темы Большого взрыва и возникновения Вселенной и добавило страшилок.

Но при этом наговорили много такого, что, по моему мнению, не может остаться без комментариев. Что я и делаю.

Понимаю то, что я сейчас напишу, может вызвать раздражение у многих физиков, которые длительное время занимаются этой проблемой. Но все же рискну. Тем более, что четко осознаю: те, кто с важным видом пытается описать процесс возникновения Вселенной при Большом взрыве и сейчас начнут меня критиковать, не имеют об этом достаточных оснований. И вот почему.

Современная физика исходит из представления, что во Вселенной существует вещество и поле, которые имеют энергию и массу. Но кроме этого существует такие пока непознанные субстанции, как темная материя и темная энергия. Причем их распределение во Вселенной примерно такое: 74% – темная энергия, 22% – темная материя, 4% – вещество (звездные системы, межгалактический газ) и поле.

Другими словами, физики пока познали какую-то часть из последних 4% Вселенной, и на только основе этого уже пытаются строить свои модели ее происхождения и развития. Для того, чтобы наглядно показать нелепость таких попыток, приведу простую бытовую аналогию.

Предположим, Вы позвонили или постучались в незнакомую квартиру. Вам приоткрыли дверь, и Вы что-то увидели внутри или услышали изнутри. Немного, всего 4% от того, чтобы могли бы узнать о квартире и ее жильцах, постоянно в ней находясь. И если теперь Вы будете серьезно утверждать, что  знаете все про эту квартиру, про жизнь жильцов, их взаимоотношениях, жизненных ценностях, об их предыдущей и будущей жизни, то естественно, что Вам никто не поверит. Так же сложно поверить и в способность современной физики претендовать на достоверность знаний о Вселенной, когда им удалось узнать о ней менее 4%.

Поэтому, вдохновившись таким соображением, позволю себе продолжить.

В настоящее время современная физика находится в предреволюционном состоянии.  До этого все революции в физике основывались на пересмотре и уточнении понятий «пространство», «время», «материя-энергия». Но что значит, уточнить или объяснить? Это значит, свести новое понятие к уже известному, более фундаментальному. А наиболее фундаментальные понятия, которое по определению уже не могут быть сведены к другим, должны постулироваться. Их объяснить невозможно в принципе.

По моему мнению, таким наиболее фундаментальным понятием является «материя-энергия», а «пространство» и «время» от него производные.

Энергия может находиться в концентрированном виде, образовывая вещество, или существовать в форме поля. В настоящее время известны 4 вида поля: электромагнитное, слабое (вместе они составляют электрослабое поле), сильное поле ядерных сил, глюонное поле. Иногда к этому списку добавляют гравитационное поле, но поскольку пока не существует квантовой теории гравитации, то считается, что гравитация – это проявление свойств искривленного пространства-времени.      

Все перечисленные поля квантуются, т.е. взаимодействие с полями представляются в виде взаимодействия частиц – квантов поля.

Люди в своей практической жизни, которая сформировала их представление об окружающем мире, сталкивались с электромагнитным полем. Оно проявлялось в виде солнечного света, тепла, электрических процессов в атмосфере (электрические разряды). Все проявления на молекулярном и атомных уровнях, все химические процессы в человеческом теле – это по существу разные проявления электромагнитного поля. Другими словами, на протяжении длительного исторического пути возникновения и развития человека он имел дело только с электромагнитным полем.  Ну, и конечно, с гравитацией.

Естественно, это предопределило способ его восприятия мира: все, что представляет видимое и невидимое электромагнитное поле он стал в абстрактном виде обозначать, как «пространство». Поэтому можно условно поставить знак соответствия «электромагнитное поле» – «пространство». Далее случилось то, что должно было случиться: при развитии абстрактного мышления пространство абстрагировалось от материи, стало рассматриваться, как самостоятельная сущность. Появились геометрия, а эволюция вещества стала рассматриваться в этом абстрактном пространстве, которая существует как бы само по себе.      

Но кто-то скажет: в атомных ядрах помимо электромагнитных существуют также ядерные силы. Как они меняют наши представления о пространстве?

Действительно, ядерные силы – другой вид поля. Но дело в том, что в атомных ядрах эти силы сопоставимы с электромагнитными: именно сопоставимость этих 2-х сил обуславливает равновесие и гарантирует стабильность атомных ядер. Поэтому следует ожидать, что на ядерном уровне представления о пространстве не должны существенно измениться. Что и происходит на практике. По крайней мере, при современной точности измерений.

Звоночком для первых сомнений и для первой революции в физике стала специальная теория относительности. Ее результатом был пересмотр основных свойств пространства и времени при околосветовых скоростях. Напомню: свет это электромагнитное поле. И неслучайно, что изменение представлений о пространстве и времени произошло при более глубоком анализе существа именно электромагнитных явлений.

Общая теория относительности уже непосредственно связала в одну сущность пространство и время, которая получила название «пространство-время» и свойства которой стали определяться веществом и энергией, а не существовать сами по себе. При этом гравитация стала объясняться с геометрических позиций – не как поле, а как искривление пространства-времени.         

Дальше – больше. Через несколько лет появилась квантовая механика. С точки зрения изменений представлений о пространстве и времени важно упомянуть один из ее важнейших принципов –  принцип неопределенности. Как известно из геометрии и классической физики, три пространственные и одна временная координаты вводятся для однозначности измерений. Но если оказывается, что в квантовой механике невозможно одновременно точно измерить координату и импульс элементарной частицы (а также другие сопряженные переменные: время и энергию, угол и момент количества движения и т.д.), то это означает, что с такими координатами что-то принципиально не так.

Координаты как раз вводятся для однозначности измерений, для этого они и нужны! Если нельзя провести однозначных изменений, такая система координат несостоятельна по определению. Неладно что-то в датском королевстве! Это означает, что реальный мир устроен сложней, чем идеальный 4-х мерный мир. По крайней мере, в микромире или при очень высоких плотностях энергии. Если там еще и можно говорить о пространстве, то его свойства могут оказаться другими, чем в обычном, нам всем привычном мире.

Теперь о времени.

Что такое время, точно никто не знает, хотя оно как параметр входит во все уравнения фундаментальной физики, а все школьники с легкостью изучают различные хронометры. Наиболее известно определение времени через хаос: чем более хаотично состояние, тем дальше оно отстоит от некоторого начального момента. Пример: шары на биллиардном столе. Первое состояние – начальное (пирамида), второе – в процессе игры. Понятно, что в 2-м состоянии хаотичность выше, чем в 1-м. Поэтому считается, что 2-е состояние более позднее по времени, чем 1-е. Мерой хаоса является энтропия. Поэтому «стрела времени», показывающая его направленность, совпадает с ростом энтропии.

В мире могут происходить 3 вида физических процессов: с ростом хаоса, с уменьшением хаоса, периодические (на самом деле – квазипериодические). Последние обычно используются для измерения времени. Но измерить что-то – не значит понять его физическую сущность. Пример: есть жидкий бальзам от многих болезней. Его дозу можно измерить в литрах, миллилитрах, бутылках и т.д. Но понять его состав, его лечебную силу при таких измерениях невозможно. Еще пример: во Франции хранится эталон массы – килограмм. Массу можно также мерить в тоннах, граммах, унциях и т.д. Но для того, чтобы понять, что такое масса, откуда она берется, потребовался бозон Хиггса.

Так как хаотические процессы в мире все же преобладают, то время может быть понято через хаос. Но одно дело хаос в разреженном газе, другое – в системе с плотной упаковкой атомов (например, алмаз). Там хаотизация выражена значительно слабее. В некотором смысле можно сказать, что в алмазе собственное время течет существеннее медленнее, чем в окружающем его воздухе. Поэтому алмаз такой твердый. Кстати, в каждой сложной системе темп времени – индивидуальный, даже люди одинакового календарного возраста часто внешне и внутренне выглядят по-разному.  

А теперь постараемся представить себе состояние Вселенной в начале ее развития, т.е. то, что обычно называется Большим взрывом. Огромные плотности энергии, атомов нет, есть только плотно упакованные элементарные частицы, внутри которых ничего не происходит (иначе бы эти частицы не были бы элементарными).   

Поэтому там не было хаоса в нашем обычном понимании и того времени, к которому мы привыкли. Но возможно, что какая-то хаотичность все же была, но для ее описания может использоваться не один параметр в виде привычного нам времени, а некоторая совокупность параметров (может быть – даже бесконечная), которые к тому же могут быть связаны с показателем хаоса и друг с другом нелинейным образом. Т.е. если перевести все это на привычный язык, то аналог времени может быть многомерным и искривленным. Вот где могут реализоваться различные временные переходы и временные «кротовые норы».

Кстати, в последнее время что-то много говорят о всяких временных туннелях, по которым якобы путешествуют люди. Это иллюзия: если бы такое путешествие макрообъекта состоялось, то, какое было у него время на каждом участке этого пути – внешнее или внутренне? Ведь внутри этого макрообъекта, например, человеческого тела, движутся атомы и молекулы. У них-то какое время? Получается, что оболочка объекта как бы отделяет внешнее время от внутреннего. Это – парадокс. Думаю, что такое невозможно. С элементарными частицами дело сложнее – у них нет внутренней структуры и внутреннего времени. Поэтому указанного выше парадокса не возникает, и  ответ насчет возможности временного путешествия для элементарной частицы пока неизвестен.

При высоких уровнях энергии, характерных для Большого взрыва,  уже не существует четырех или пяти видов полей. Все они сливаются в единое поле. Можно привести такую аналогию: если в кастрюле находится однородный водяной пар, и Вы начинаете сильно и быстро охлаждать дно жидким азотом, неоном или гелием, то произойдет следующее: на дне образуется слой льда, на нем слой воды, а сверху останется пар. Т.е. при резком изменении условий однородный пар разделился на три фазы. Что-то похожее происходило и с единым полем – из него при «охлаждении» выделись все известные поля.

Другими словами, в первичном состоянии Вселенной могло не быть электромагнитного поля. А значит, могло не существовать пространства в нашем привычном представлении.

Получается, что в первичном состоянии Вселенной не было того доброго старого «пространства-времени», к которому мы все давно привыкли. А было черт знает что! Поэтому смешно читать, когда подробно описывается, что происходило в первой микросекунде после Большого взрыва. Этой микросекунды просто могло не быть! Вот такие дела.

Но потом единое поле разделилось на свои компоненты, появилось электромагнитное поле, возникли пространство и время. Мир начал приобретать привычные черты: образовались галактики, звездные системы, планеты. На них появилась жизнь, затем люди, наиболее непоседливые из которых занялись изучением природы, установили законы, придумали остроумные физические гипотезы и теории, в том числе, из закономерностей локального характере высокомерно выдвинули гипотезу Большого взрыва. Как сказал бы классик: «Мне приятно сообщить вам, что ваша теория и солидна и остроумна. Впрочем, ведь все теории стоят одна другой».        

Для установления законов природы современные физики наблюдали очень небольшой пространственно-временной промежуток: по времени – максимум несколько тысяч лет (ничтожный период для Вселенной), а в пространстве – в пределах нескольких ближайших галактик (тоже очень мало).  И после этого они возгордились, решив потешить свое честолюбие и ухватить «Бога за бороду» – стали экстраполировать установленные в малой области закономерности на всю Вселенную, а по времени –  от ее начала и до конца. По умолчанию предполагая, что все, что ранее узнали о природе, справедливо в гораздо больших пространственно-временных масштабах. И у них стали получаться такие «неведомы зверушки», как Большой взрыв, с которым они не могут разобраться. В логическом смысле люди загнали себя в тупик. Это все равно, что пытаться прогнозировать температуру воздуха на июль по измерениям термометра с 1 по 13 января – при экстраполяции получим, что прогнозная июльская температура будет составлять от – 5о до – 20о. Все согласятся, что это – абсурд. Но, между тем, красивые сказки насчет Большого взрыва продолжают слушать.

И последнее, на чем хотелось бы заострить внимание – о дискуссии по взаимоотношению науки и религии. Утверждается, что наука что-то там подтверждает, что-то опровергает. И хотя я по своим убеждениям – атеист, но должен сказать, что утверждения некоторых представителей науки об отсутствии божественной сущности логически несостоятельны. Фундаментальная наука, даже на 100% изучив близлежащий, окружающий Солнечную систему, мир, не может гарантировать, что установленные ей законы природы будут справедливы в значительно больших масштабах. А это означает, что она никогда не сможет научно доказать отсутствие всемогущего Бога.

Вот такие темы мы с моим другом-философом обсуждали в начале Нового года. Поздравляем с Новым годом всех, кто дочитал!
источник:csef.ru материал:Александр Фомин