Top

День без прошлого

«В начале сотворил Бог небо и землю. Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною, и Дух Божий носился над водою. И сказал Бог: да будет свет. И стал свет. И увидел Бог свет, что он хорош, и отделил Бог свет от тьмы. И назвал Бог свет днем, а тьму ночью. И был вечер, и было утро: день один…»

Из цикла «Жизнь замечательных идей»

До начала двадцатого века было всего лишь две гипотезы происхождения Вселенной. По одной версии Мир был сотворен Богом, то есть имел начало и конец. Приверженцы другой версии считали Вселенную вечной и бесконечной.

В 1917 году Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности, в которой предложил свою модель Вселенной. Он использовал выведенные им «мировые уравнения» для связи кривизны пространства-времени с материей Вселенной. По Эйнштейну выходило, что радиус кривизны пространства – величина постоянная, следовательно, наша Вселенная стационарна и простирается в определенных границах. Более того, Эйнштейн рассчитал и форму Вселенной. Получился цилиндр.

Цилиндрическая стационарная Вселенная Эйнштейна с ограниченным объемом просуществовала всего пять лет. Пока в 1922 году никому не известный математик из России Александр Фридман не заявил вдруг, что Эйнштейн неправ. Это прозвучало, как гром среди ясного неба.

«Когда вверху не названо небо,
А суша внизу была безымянна,
Апсу первородный, всесотворитель,
Праматерь Тиамат, что все породила.
Воды свои воедино мешали,
Тростниковых загонов тогда еще не было,
Когда из богов никого еще не было,
Ничто не названо, судьбой не отмечено…»
«Энума Элиш» древнеассирийский миф о сотворении мира.

Теория Расширяющейся Вселенной
Статья Александра Фридмана «О кривизне пространства» была опубликована в журнале «Известия физики» в 1922 году. В этой статье Фридман убедительно доказал, что радиус кривизны пространства изменяется во времени. Следовательно, наша Вселенная расширяется.

Комментарий в кадре — Михаил Сажин, профессор, Государственный Астрономический институт имени Штернберга: «В чем основная квинтэссенция идей расширяющейся Вселенной. Как представить себе расширение Вселенной. Мы очень неплохо понимаем, как расширяются государства, как расширяются империи. Нечто подобное хотелось бы сказать про расширяющуюся Вселенную. Как она расширяется и куда. К сожалению, этого сделать нельзя. Лучшая аналогия для расширяющейся Вселенной — это поверхность воздушного шара. Это точная аналогия того, как изменяются расстояния между нашими галактиками».

Фридман предложил три модели расширяющейся Вселенной. Первая модель предполагала расширение из точки. Вторая – из массы. А третья модель Вселенной была пульсирующей, то есть она сжималась и расширялась с определенной периодичностью.
К слову говоря, все три модели молодого советского математика легли несколько позже в основу трех теорий других ученых.

В частности, теорию Пульсирующей Вселенной детально разработал американский астроном Аллан Рекс Сэндидж. Он высчитал, что большие взрывы происходят во Вселенной один раз в 82 миллиарда лет. После взрыва Вселенная сначала расширяется, потом начинает сжиматься, пока вновь не превратится в точку. Пульсирующая Вселенная вечна, поскольку не имеет ни начала, ни конца.

«Я только решаю уравнения. Разбираться в их физическом смысле должны физики». Александр Фридман.

Альберт Эйнштейн поначалу опубликовал в том же журнале статью «Замечания к работе Фридмана», в которой отстаивал свои расчеты. Но через несколько месяцев гений всех времен и народов, как называли Эйнштейна современники, признал свою ошибку!

«В предыдущей заметке я подверг критике названную выше работу. Однако моя критика основывалась на ошибке в вычислениях. Я считаю результаты Фридмана правильными и проливающими новый свет». Альберт Эйнштейн. 31 мая 1923 года.

Все модели Фридмана были безупречны с математической точки зрения. Они правильно описывали процесс эволюции Вселенной, что впоследствии, с развитием космологии и астрономии, было подтверждено наблюдениями. Но ни одна из моделей гениального русского математика не давала ответ на вопрос: а почему, собственно говоря, Вселенная начала расширяться? Где точка отсчета эволюции нашего мира?

«Тогда не было ни сущего, ни не-сущего; не было ни воздушного пространства, ни неба над ним. Что в движении было? Где? Под чьим покровом?.. Из чего возникло мирозданье, создал ли кто его или нет? Кто видел это на высшем небе, тот поистине знает. А если не знает?» Ригведа, священная книга ведийского канона.

Теория Большого Взрыва
К концу двадцатых годов два главных вопроса космологии, ГДЕ и КОГДА родилась наша Вселенная, все еще оставались без ответа. Но зато стало понятно, по крайней мере, КАК это произошло.

Автором новой теории рождения Вселенной был бельгийский астрофизик Жорж-Анри Леметр.
Леметр был человеком удивительной судьбы. Он закончил иезуитскую школу и инженерный факультет Католического университета в Лувене. Затем, защитив диссертацию и став доктором математических наук, он поступил в духовную семинарию. А после принятия сана священника, Леметр занялся астрофизикой.

В 1927 году Жорж-Анри Леметр опубликовал статью, которая стала началом космологии Большого Взрыва.
На основе уравнений общей теории относительности Эйнштейна Леметр вычислил, что Вселенная возникла из особого начального состояния в результате распада некоего первичного суператома, который существовал вне времени и пространства.

Комментарий в кадре — Михаил Сажин, профессор, Государственный Астрономический институт имени Штернберга: «Ему было не так уж важно, когда произошел Большой Взрыв, когда родилась Вселенная. Очень важно было то, что Вселенная могла родиться, в частности из ничего. Но тогда такого термина, как «рождение Вселенной из ничего» не было, он появился значительно позже. Тем не менее, для Леметра это было главное».

Теория Большого взрыва Жоржа Леметра была очень удобной и устраивала как физиков, так и богословов. Потому что она не входила в явное противоречие с Библией.

«В той мере, в какой я могу судить, такая теория полностью остается в стороне от любых метафизических или религиозных вопросов. Она оставляет для материалиста свободу отрицать любое трансцендентное бытие». Жорж-Анри Леметр

Термин Big Bang — «Большой взрыв» — возник позже. Его в качестве шутки предложил противник теории Леметра американский астроном Фред Хойл. Но шутка прижилась и обрела официальный статус.

Однако модель бельгийского аббата была безупречной только на макроуровне. А на микроуровне заводила в тупик. Ведь в результате взрыва сверхмассивного первичного атома наша Вселенная должна была состоять из тяжелых элементов, в основном, из железа. Но к тридцатым годам астрономы уже совершенно точно знали, что Вселенная почти полностью состоит из водорода и гелия. Откуда во Вселенной взялось такое количество легких элементов?

«Та’ароа, Создатель, сам произвел себя на свет, ибо у него не было ни отца, ни матери. Бесчисленное множество лет он просидел в раковине Румиа, напоминающей по форме яйцо… Наконец, Та’ароа сломал раковину и вышел на свободу. Стоя на раковине, он громко взывал во все стороны, но ни одного звука не раздалось из пустого пространства ему в ответ…» Гавайский миф о сотворении мира, богов и людей.

Теория Горячей Вселенной
Поиски источника водорода и гелия во Вселенной продолжались двадцать лет. В 1948 году ученик Фридмана, представитель ленинградской школы физиков и очень талантливый ученый Георгий Антонович Гамов наконец-то нашел этот источник.

Комментарий в кадре — Михаил Сажин, профессор, Государственный Астрономический институт имени Штернберга: «Надо сказать, что Гамов в тот момент был в Америке и по не зависящим от него обстоятельствам он не смог работать в том проекте, в котором ему очень хотелось работать, в Манхеттенском проекте, где делали атомную бомбу. Тем не менее, он как человек, который интересовался квантовой механикой и теоретической физикой, решил приложить свои знания в других областях. И в частности, он вспомнил про теорию одного из его учителей Александра Александровича Фридмана и понял, что когда Вселенная была маленькой, в ней должны были быть очень высокие температуры, и, следовательно, это идеальное место для проверки термоядерных и ядерных реакций».

Для начала Гамов прокрутил сценарий Фридмана-Леметра назад во времени. Расширяясь, Вселенная остывала. Следовательно, сжимаясь, должна была нагреваться. Значит, решил Гамов, пространство новорожденной Вселенной было заполнено очень горячим веществом.

По Гамову новая версия теории Фридмана-Леметра выглядела следующим образом. Вначале был взрыв. К концу первой секунды вся Вселенная была заполнена протонами, нейтронами и электронами. Эту смесь Гамов назвал старым греческим словом илем, что означало «первоматерия». Затем начался синтез гелия.

Математические расчеты для Гамова делал его коллега и бывший соотечественник — одессит Ральф Ашер Альфер. Альфер подсчитал, что уже к концу пятой минуты во Вселенной было столько гелия, сколько требовалось астрофизикам-скептикам для принятия теории Большого Взрыва.

«Классические» основы современной науки оказываются совершенно несостоятельными, когда их пытаются применить к подробному описанию явлений, обычно недоступных наблюдениям…» Георгий Гамов.

Свою работу «Происхождение химических элементов» Гамов опубликовал в 1948 году. В качестве соавторов он указал Ральфа Альфера — за помощь в математических расчетах, и своего друга Ганса Бете – ради элегантного фонетического созвучия. Альфер, Бете, Гамов – звучало как альфа, бета, гамма…

Модель Горячей Вселенной Гамова вывела из тупика теорию Жоржа Леметра и, казалось бы, ответила на все вопросы. Кроме главного: что было ДО Большого взрыва.

«Не было вначале ничего, ни Неба, ни Земли. Один лишь Хаос — темный и безграничный — заполнял собою все. Он был источником и началом жизни. Все произошло из него: и мир, и Земля, и бессмертные боги…» Древнегреческий миф о сотворении мира.

Теория Стационарной Вселенной
Ответ на вопрос, что происходило во Вселенной до Большого взрыва, нашел Фред Хойл — астроном, математик, физик-теоретик и автор нескольких научно-фантастических романов. Он предположил, что картина Вселенной до взрыва ничем не отличалась от картины после взрыва, поскольку самого взрыва… НЕ БЫЛО.

Комментарий в кадре — Михаил Сажин, профессор, Государственный Астрономический институт имени Штернберга: «Фред Хойл. Знаменитый американский астрофизик и космолог принадлежит к тем, кого в шутку сейчас называют альтернативщиками. Другими словами, он придерживается нестандартной альтернативной теории большого взрыва, в которую верят только Хойл и несколько его студентов».

В 1948-ом, когда Гамов развивал и уточнял теорию Большого взрыва, группа астрофизиков под руководством Хойла предложила альтернативную версию «сотворения мира» на базе давно известной теории стационарной Вселенной. За основу была взята модель Эйнштейна, к которой Хойл добавил элемент инфляции или расширения Вселенной.
В чем было принципиальное отличие двух теорий?
По версии Фридмана-Леметра Вселенная образовалась в прошлом из одной точки. Эту точку с нулевым радиусом и плотностью, равной бесконечности, физики назвали «сингулярность».
По версии Хойла новая материя постоянно возникает в пустом пространстве между разбегающимися галактиками.

В точке сингулярности изначально было сосредоточено сырье для производства ста миллиардов галактик, в каждой из которых по сто миллиардов звезд.
Точки образования новой материи Хойла значительно скромнее, каждая из них содержит материал только для одной галактики.

Впрочем, какая разница, сколько именно триллионов тонн, килограммов или даже граммов звездного сырья было припасено в этих точках отсчета, если ни теория Большого взрыва, ни теория Стационарной Вселенной не могли объяснить: откуда берется материал для галактического строительства?

«Картина Вселенной, образования галактик и звезд, по крайней мере, как она предстает в астрономии, удивительно нечетка, как пейзаж, видимый в тумане… Очевидно, что в изучении космологии упущен один компонент – тот, что предполагает разумный замысел». Фред Хойл.

Теория стационарной Вселенной Фреда Хойла продержалась до середины шестидесятых годов. А потом она тихо сошла на нет. Поскольку так и не смогла ответить на вопрос: как получить галактику из ничего и на пустом месте?

«Что было в самом начале вpемен, не знают ни Люди, ни Боги. Тогда ведь еще не pодился никто, способный запомнить… Сказывают, в начале вpемен не было ночи и дня, Солнца, звезд и Луны; не было холодного моpя и заснеженных гоp, зеленых лугов и пpозpачных pек, звенящих по пеpекатам. Одна только Миpовая Бездна Гинунгагап…» Скандинавский миф о рождении вселенной.

Эхо Большого Взрыва
Когда теория Стационарной Вселенной окончательно отошла к истории, на авансцену вновь вышла теория Большого Взрыва. Со всем ее набором парадоксов и вопросов без ответов. Откуда взялось в пустоте такое количество звездной пыли для строительства миллиардов галактик? Кто сжал весь этот стройматериал в точку сингулярности, размером меньше нейтрино? Кто потом нагрел эту точку до невообразимой температуры десять триллионов градусов по шкале Кельвина?

Комментарий в кадре — Михаил Сажин, профессор, Государственный Астрономический институт имени Штернберга: «Надо сказать, что ни одна теория не получала распространение и не вошла в учебники, пока она не была опробована на наблюдениях, пока она не была опробована на каких-то технологиях можно сказать».

Свое первое экспериментальное подтверждение теория Большого Взрыва получила совершенно неожиданно. В результате случайного открытия.

В 1964 году два американских радиоинженера Арно Пензиас и Роберт Вильсон в рамках одного исследования решили измерить радиосигналы Кассиопеи. Их радиометр считался на тот момент самым чувствительным детектором СВЧ-волн. Эта чувствительность прибора очень мешала работе. Антенна постоянно фиксировала какой-то посторонний шум. Он был постоянным, не зависел ни от направления антенны, ни от времени суток. Устав бороться с посторонним шумом Пензиас и Вилсон прислушались к нему и…
И открыли реликтовое излучение ранней Вселенной!

Комментарий в кадре — Михаил Сажин, профессор, Государственный Астрономический институт имени Штернберга: «Задолго до Пензиаса и Вильсона реликтовое излучение наблюдал наш ленинградский астроном Шмаонов. Он обратил внимание, что есть какое-то излучение, которое не ассоциируется ни с одним источником. И даже опубликовал, но это не привлекло внимание специалистов-космологов».

Существование фотонов, которые являются свидетелями Большого взрыва, Георгий Гамов предсказал еще в 1948 году. Открытие реликтового излучения подтверждало теорию Большого взрыва, произошедшего 14 миллиардов лет назад. За это время Горячая Вселенная Гамова должна была остыть примерно до трех градусов по шкале Кельвина. Температура реликтового излучения совпала с расчетной.

Но не успели еще Пензиас и Вильсон получить Нобелевскую премию за свое открытие и тем самым узаконить в научном мире единственно верную теорию рождения Вселенной, как реликтовому излучению было найдено альтернативное объяснение.

«Сам по себе «Большой взрыв» не выдерживает никакой критики. Поэтому его нельзя считать действительной причиной фонового излучения. Более обоснованно зарождение и распространение фонового излучения можно объяснить, рассматривая модель вращающейся Вселенной». Профессор Василий Петрович Селезнев, действительный член Академии космонавтики.

Кстати, и некоторые последующие открытия астрофизиков с одной стороны очень хорошо объяснялись теорией Большого взрыва. С другой стороны, словно в насмешку, опровергали ее.
Например, расширение нашей Вселенной и разбег галактик считаются следствием взрыва. Но почему тогда галактика Андромеды не убегает от нашего Млечного Пути, а приближается к нему?
И, кстати, те галактики, которые удаляются от нас, движутся равноускоренно, хотя по всем законам физики после взрыва они должны были бы двигаться равнозамедленно.

Так что вопрос о сотворении мира вновь остался без ответа.

«Это — рассказ о том, как все было в состоянии неизвестности, все холодное, все в молчании; все бездвижное, тихое; и пространство неба было пусто… Не было ничего, что существовало бы, что могло бы иметь существование… Не существовало ничего. В темноте, в ночи была только лишь неподвижность, только молчание». Пополь-вух священная книга майя-киче.

Теория Нулевой Вселенной
В конце восьмидесятых годов американский астрофизик Эдвард Трайон и австралийский геолог Уоррен Кэрри независимо друг от друга предложили модель Нулевой Вселенной.
В основе их гипотезы лежало предположение, что масса и энергия — взаимно уничтожающиеся противоположности. Поэтому плотность энергии в любой момент времени равна нулю. То есть, положительная энергия материи постоянно уравновешена соответствующим количеством отрицательной гравитационной энергии.

В нулевой Вселенной Трайона и Кэрри все существует парами. Следовательно, закон всемирного тяготения Ньютона уравновешен законом отталкивания Хаббла. А новая материя вечно возникает в нулевых точках сингулярности между Галактиками — там, где притяжение уже закончилось, а отталкивание еще не началось. Причем масса и энергия добавляются в эту нулевую пустоту равными порциями, и их сумма остается равной нулю в любой момент времени.

Основное положение теории Трайона-Кэрри о существовании во Вселенной отрицательной энергии нашло свое подтверждение в конце девяностых годов, когда была открыта темная материя космоса.

Комментарий в кадре — Михаил Сажин, профессор, Государственный Астрономический институт имени Штернберга: «Наличие темной материи подтвердили не только на масштабах галактик, на масштабах скоплений галактик и на больших масштабах, которые так называемые сверхскопления галактик. Помимо темной материи недавно обнаружено в течение последних десяти лет так называемое явление темной энергии. Обладает она очень уникальными свойствами, в частности, она обладает свойствами антигравитации. И это приводит к тому, что наша Вселенная расширяется ускоренно».

Кстати, эту самую «темную энергию» теоретически обнаружил еще Эйнштейн. В одно из уравнений своей общей теории относительности Эйнштейн ввел так называемый лямбда-член, который обозначал силы отталкивания. Без этой составляющей Вселенная Эйнштейна получалась то расширяющейся, то сжимающейся, но никак не стационарной, как хотелось великому физику. Сам Эйнштейн считал этот космологический член своей ошибкой. Но как показало время – гении не ошибаются.

Теория Большого Взрыва сегодня считается базовой академической гипотезой происхождения Вселенной. Две основные альтернативные версии – это теория Нулевой Вселенной и теория Пульсирующей Вселенной.
Но при желании в любой из научных сценариев сотворения мира можно вписать и акт разумного творенияJ)

«Законы физики появились вместе с рождением Вселенной, но эти законы не рассматривают сам акт творения. Физика уклоняется от проблемы творения, пряча его, как сор под половик…»Уоррен Кэрри.

…Когда вверху не названо небо…
…Что было в самом начале вpемен, не знают ни Люди, ни Боги…
…Когда земля ещё не отделилась от неба…
…Не было вначале ничего, ни Неба, ни Земли…
…В начале сотворил Бог небо и землю…

 

Ссылка на фильм: http://tvkultura.ru/video/show/brand_id/20954/episode_id/580854/video_id/580854/viewtype/picture

Режиссер Татьяна Малова, художник Владимир Моренко, научный консультант — профессор Михаил Сажин, Государственный Астрономический институт имени Штернберга, «Цивилизация», 2008 год.