Чего не знает современная наука
Шрифт:
Первые законы физики с фиксированным (и необратимым!) направлением времени появляются в термодинамике, связаны они с именем Л. Больцмана, доказавшего, что в замкнутой системе все процессы идут так, что порядок сменяется хаосом.
Размышляя над этим эффектом и вспоминая, что одним из самых грандиозных «необратимых эффектов» является рождение Вселенной, Р. Пенроуз высказал предположение, что особые физические условия при возникновении Вселенной (высокоорганизованная среда в момент Большого взрыва или сразу после него) могли заставить двигаться время только в одном направлении, от прошлого к будущему.
Вопрос «откуда взялся наш мир?» всегда будоражил воображение людей.
В начале XX века были открыты объекты Вселенной – галактики, находящиеся гораздо дальше от нас, чем большинство видимых звезд. Измерение их скоростей, предложенное астрономом Э. Хабблом в 1928 г. по смещению спектральных линий их светового излучения, показало, что все они удаляются от Земли со скоростями, пропорциональными их расстоянию. Анализ этого факта и других, появившихся позже, позволяет сейчас говорить о том, что около 13,7 млрд лет назад Вселенная действительно родилась из точки или, точнее, из колоссально малой области пространства. С этого момента, по представлениям современной науки, и начало свой бег время и родилось пространство. Эта теория получила экспериментальные подтверждения (например, открытие предсказанного реликтового излучения), стала общепринятой и получила название теории Большого взрыва.
В конце XX века наблюдения астрофизиков привели к новым открытиям. Самым интригующим является то, что расширение Вселенной с некоторого момента вдруг стало происходить с ускорением. Теперь считается, что видимая масса во Вселенной составляет всего около 4 % всей массы-энергии Вселенной. Около 22 % составляет так называемая «темная материя», она ответственна за форму галактик и характер их движения, физическая природа ее пока не ясна. И, наконец, остальная часть массы-энергии Вселенной, около 74 % ее полной массы, нужна для объяснения ее ускоренного расширения. Она носит название «темной энергии».
В результате развития физики пространство, время и материя предстают перед нами в совершенно непривычном обличье: оказывается, что пространство и время сплетены между собой и различны для разных наблюдателей, движущихся с разными скоростями, а также зависят от наличия тяготеющих масс. Удаленность предметов в квантовом мире не является препятствием для их связи, поскольку сами квантовые объекты не локализованы, а предстают в виде волнового поля, квадрат амплитуды которого в каждой точке дает вероятность обнаружить этот объект в этой точке при наблюдении. Само пространство и время динамичны, они «родились» вместе со Вселенной, и с тех пор пространство «растягивается», так что к настоящему времени область наблюдаемой Вселенной составляет около 13 млрд световых лет. В современных теориях, пытающихся дать единое описание всей физической картины мира, пространство-время предстает в еще более экзотическом облике: есть теории, которые говорят об 11-мерном, 13-мерном пространстве и так далее. И нет уверенности, что наши представления о пространстве, времени и материи в будущем не изменятся коренным образом.
В современных теориях физические законы не обладает очевидностью, свойственной классическим представлениям, язык, на котором формулируются эти законы, сейчас больше напоминают символические сюжеты древних мифов, для раскрытия смысла которых надо отрешиться от «бытовой реальности». Понимание физических законов также требует непредвзятости, иначе можно утонуть в противоречиях между привычной очевидностью и не вписывающимися в нее экспериментальными данными.
Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ
Вселенная как ответ
Человек есть, в сущности, вопрос, вопрос, который он задает самому себе и окружающей его Вселенной.
Вселенная – это совокупность всего, что есть в Природе, частью которой является и сам человек. Однако когда мы говорим о Вселенной вообще, мы упускаем из виду основную идею, о которой сегодня пойдет речь. Когда мы говорим о Вселенной, мы имеем в виду звезды, планеты, животных, небо и землю, воду и снег… и забываем, что за этим стоит подлинный смысл понятия «Вселенная». «Вселенная» – «Универсум» – означает «направленное к единой цели», и наш основной вопрос – куда идет Вселенная?
Это был, пожалуй, самый первый вопрос, который задало себе человечество. Все древние цивилизации в своих религиях, в метафизике и философии задавались им: куда идет Вселенная и для чего она существует? Однако новый, отчужденный, материалистический взгляд на мир, особенно характерный для посткартезианского периода, привел к тому, что человек стал задавать совсем другие вопросы и анализировать внешние характеристики Вселенной: ее размеры, форму, вес.
Человек утверждает, что знает Вселенную, потому что дал звездам имена, измерил расстояние между Землей и Луной, исследовал свойства химических элементов и характеристики физических сил. Однако хотя познания в определенных областях стали благодаря этой точечной форме изучения, несомненно, более углубленными, сами эти области постепенно отдаляются друг от друга и теряют связь между собой. Так, например, в минералогии изучаются различные породы и тектонические процессы, вызвавшие изменения поверхности земли, но о фундаментальном смысле материального мира в ней не говорится ничего.
Предположим, что мы берем в руки предмет и отпускаем его. Мы видим, что он падает и при этом ищет самое низкое положение, то есть всегда существует естественное притяжение между маленьким кусочком материи и большим объектом, на котором все мы находимся. Это материальное притяжение неисчерпаемо, оно не прекращается никогда.
Так что же мы можем почерпнуть из природы минералов? Упорство, твердость, стремление осуществить свое предназначение. Но кто из нас может сказать, что мы разделяем с камнями это стремление, что упорно ищем свое предназначение? Как правило, встречая препятствие, мы некоторое время боремся с ним, и если препятствие не отступает, отступаем мы. А вещи в природе, например камни, обладают упорством, чтобы быть сильнее времени, сильнее его испытаний и всегда искать свое предназначение.
Нашим детям в школе рассказывают о различных свойствах растений; так, например, они знают, каким образом в растениях создается хлорофилл. Но им ничего не говорят о том, что помимо фотосинтеза растения обладают еще способностью ждать и способностью расти. Маленькое зерно, скрытое под снегом в холодной земле, терпеливо ждет приближения весны. С ее приходом зерно прорастает в поисках воздуха и солнца, и это второй урок упорства – стремление вверх.
Или возьмем в качестве примера воду: вода всегда стремится к морю, потом испаряется, поднимается вверх, а затем конденсируется и снова повторяет свой цикл.