Нереальная реальность

Глава 3. Фотометрический парадокс

Когда мы смотрим на тёмное ночное небо… Кстати, а почему оно тёмное?

Фотометрический парадокс, сформулированный Генрихом Ольберсом[2 - Ольберс Генрих Вильгельм Маттеус – немецкий астроном, врач и физик.], заключается в этом, казалось бы, детском вопросе. На него можно дать такой же наивный ответ: небо тёмное, потому что Солнце не освещает его ночью. Однако, не всё так просто.

Если Вселенная бесконечна и содержит бесконечное число звёзд, значит при взгляде на небо, куда бы вы ни посмотрели, вы обязательно должны увидеть звезду. То есть, ночное небо должно быть сплошь усыпано яркими точками и светиться в ночи.

Реально мы наблюдаем тёмное небо с относительно редко расположенными на нём отдельными маленькими звёздочками. Это парадоксально. Но, только на первый взгляд.

Если бы Вселенная была вечной, статичной и имела евклидову геометрию, то ночное небо действительно было бы очень ярким. На самом деле мы знаем, что космос образовался около четырнадцати миллиардов лет назад, поэтому наблюдаемая Вселенная содержит хоть и огромное, но всё же конечное число звёзд. Их действительно очень много, но не бесконечно много для того, чтобы усыпать всё небо яркими жёлтыми точками. Поэтому, в целом в космосе достаточно пусто и темно.

Кроме того, мы знаем, что в результате Большого Взрыва пространство расширяется. Звёзды удаляются от нас с большой скоростью, интенсивность их излучения значительно снижается. Многие очень дальние звёзды или очень тусклые, или мы их вообще не видим. То есть, космосу присуща динамика и даже если бы в нём было бесконечное число звёзд, их свет не смог бы сжечь нас. Это не просто большая удача, но и важный философский вывод.

Согласно ему, в статичной Вселенной жизнь не смогла бы образоваться. Ночное небо представляло бы собой невообразимо яркое ослепительное полотно. Никто не смог бы выжить под этим испепеляющим свечением. Звёзды и планеты вначале разогрелись бы до огромных температур, а потом были уничтожены мощным потоком фонового излучения. Динамичный же Космос создал благоприятные стартовые условия для возникновения жизни.

Глава 4. Наблюдатель

В космологии термин «наблюдатель» является одним из ключевых. Без его понимания, сложно разобраться во многих вопросах, которые обсуждаются в моей книге. Поэтому важно с самого начала уяснить суть этого термина.

Мне ближе всего определение, согласно которому наблюдателем является тот, кто обладает сознанием и знаниями. То есть, разумное существо, способное независимо измерять физические законы. Именно разумное, а не просто живое, хотя критерии жизни и разумности достаточно расплывчаты.

Я исхожу из того факта, что условная собака-наблюдатель не способна передать информацию, то есть рассказать нам, что именно она видит. Тогда как человек может сообщить данные наблюдения другому человеку.

Некоторые учёные считают, что подобную функцию способно выполнить автономное записывающее устройство. Грубо говоря, хороший компьютер. Я думаю, это не так. Мне кажется, записывающее устройство не способно в полной мере заменить наблюдателя, потому что тогда некому будет прочесть и понять записанное.

Чтобы передать и принять информацию, нужен осознающий субъект, способный интерпретировать показания детектора. Важен не сам акт измерения, а факт поступления информации к наблюдателю. В этом смысле наблюдение – это не просто фактическое присутствие в мире, а способность дать оценку происходящему.

Сам факт наличия файла в компьютере, без его расшифровки, никоим образом не расширяет возможные границы познания. Совсем иное, когда кто-то способен прочесть текст, сделать на его основе адекватные выводы, и начать действовать. Тогда, и только тогда он сможет наблюдать реальность, чтобы сравнить видимое с расчётами.

Поэтому фиксация данных и их оценка – две большие разницы. Записывающее устройство не способно оценивать. Это может сделать лишь разумное существо. Между прочим, именно люди смогли создать искусственную аппаратуру, способную фиксировать измерения. Подобных естественных детекторов нет.

Сам факт нашего существования означает, что на некоторой стадии эволюции Вселенной в ней появляется наблюдатель. Соответственно, все мы объективно являемся участниками происходящих в природе физических процессов. Мир без наблюдателя некому проанализировать. Компьютер в пустом пространстве, собирающий данные, объективно никому не нужен. Представляется, что во Вселенной без разумных наблюдателей просто нет смысла.

Мы состоим из атомов, то есть являемся составной частью наблюдаемого материального мира. Наблюдателя невозможно отстранить от процесса наблюдения до момента его смерти. Но здесь возникает интересный момент.

Смерть отдельного человека не приводит к гибели Вселенной. Но что, если неожиданно исчезнет всё человечество? Останется ли существовать Вселенная и, если да, то кто сможет это подтвердить? Кто вправе сказать «Мир реален, мир существует» в ситуации, когда нет никого, кто способен произнести эти слова?

Эти рассуждения заставляют меня задать ещё ряд принципиальных вопросов.

Не приобретает ли Вселенная за счёт наблюдений то, что люди называют объективной реальностью?

Способен ли наблюдатель влиять на наблюдаемые им свойства Природы? И если да, то напрашивается вывод о том, что наблюдаемая Вселенная такова, потому что существует человек. Это крайне ответственное предположение.

В моей концепции все люди на Земле – равноправные наблюдатели, независимо от пола, возраста, вероисповедания и социального статуса, потому что являются разумными существами во Вселенной, заполненной неживой материей. Такой подход представляет собой пример абсолютной, истиной толерантности, куда более ценной, чем даже некие незыблемые «традиционные» религиозные или демократические принципы и постулаты.

Правда, здесь есть один крайне важный нюанс. Даже не нюанс, а стратегический вопрос: насколько, и с чьей точки зрения, должен быть разумен «истинный» наблюдатель?

Например, если мы посадим за пульт принимающего устройства маленького разумного человека трёх лет от роду, то, совершенно очевидно, он выступит лишь дополнительным передаточным звеном между бездушным неразумным аппаратом и «надлежаще разумным» экспериментатором зрелого возраста. То есть, передать взрослому бумажку с текстом, дискету или флешку ребёнок, конечно, способен. Но он пока что абсолютно не готов самостоятельно дешифровать смысл передаваемой информации.

Как только мы осознаём этот факт, то сразу же появляется следующий совершенно потрясающий вопрос.

А мы-то сами, отдельные люди и человечество в целом, не являемся ли просто передаточным звеном между фиксацией данных и «истинными» наблюдателями?

Более того, не исключено, что «истинный» наблюдатель вообще только один во Вселенной. И такое допущение совершенно не противоречит ни одной традиционной научной теории. Есть над чем задуматься.

Глава 5. Инфляционное расширение пространства

Сегодня не осталось сомнений, что начало нашему миру положил Большой Взрыв. Однако, традиционная теория происхождения космоса не даёт ответы на ряд принципиальных вопросов.

Вот пять главных:

1.Почему Вселенная такая большая?

2.Почему Вселенная расширяется?

3.Почему Вселенная такая однородная и её разные части столь похожи друг на друга?

4.Почему пространство во Вселенной плоское?

5.Почему в первые моменты жизни Вселенная была очень горячей?

Ответы на эти вопросы дала инфляционная космология, или, проще говоря, теория инфляции. Она была сформулирована в 1979 году Алексеем Старобинским[3 - Старобинский Алексей – российский физик, один из авторов теории инфляции] и Аланом Гутом[4 - Гут Алан – американский физик и космолог, модифицировал теорию Большого Взрыва, создав инфляционную модель Вселенной.]. Через несколько лет теория была развита в работах Андрея Линде[5 - Линде Андрей – российско-американский физик, разработал хаотическую теорию инфляции.], Андреаса Альбрехта[6 - Альбрехт Андреас – британский космолог, профессор физики.] и Пола Стейнхардта[7 - Стейнхардт Пол – американский физик-теоретик, автор работ по теоретической космологии.].

Согласно этому представлению, через 0.00000000000000000000000000000000001 секунды после Большого Взрыва Вселенная пережила стадию мгновенного расширения – инфляцию. За этот неуловимый промежуток времени космос одномоментно расширился минимум в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз. Чтобы понять, насколько это много, представьте себе, что точка в конце предыдущего предложения мгновенно стала размером с целую галактику.

То есть, за микроскопический период времени Вселенная увеличилась больше, чем за все последующие 14 млрд. лет своей эволюции. Космос расширился с невообразимо огромной скоростью. Инфляция разнесла разные участки неба на гигантские расстояния.

На первый взгляд, кажется, что эта модель противоречит теории относительности Эйнштейна, согласно которой ничто не способно перемещаться быстрее скорости света. Но это не так. Быстрее света не могут двигаться только материальные тела. А во время инфляции расширяется пространство. Поэтому ограничение, связанное со скоростью света, не действует. При инфляции «перемещается» нематериальная граница области пространства.

Этот механизм продолжает работать и в настоящее время. Мы наблюдаем, что расстояние от Земли до далёких галактик постоянно увеличивается. Кажется, что скопления звёзд разлетаются друг от друга. На самом деле расширяется пространство между галактиками, а сами они остаются практически неподвижными.

Что же способствовало столь стремительному «разбуханию» космоса?

Ответ состоит в том, что в первые моменты своего существования Вселенная была заполнена инфлатоном, особым полем, обладающим рядом необычных свойств. Главное из них заключается в том, что, при расширении, поле инфлатона не теряет плотность своей энергии. Это ключевой момент.

Из школьной программы физики все знают, что при обычном значительном расширении, всё вокруг резко охлаждается. После стадии инфляции, наоборот, происходит разогрев. Вся потенциальная энергия расширения пространства высвобождается заново. Поэтому температура возрастает, а Вселенная повторно разогревается.

В эпоху инфляционного расширения главная роль отводится плотности энергии особого вида материи, так называемого «ложного» вакуума. «Ложный» вакуум неустойчив и быстро распадается, а его энергия обладает отрицательным давлением. Именно из-за отрицательного давления постоянно увеличивается скорость расширения пространства. От избытка энергии образуется горячий сгусток высокотемпературной плазмы, который продолжает по инерции расширяться и в итоге разделяется на обычные материю и излучение. В теории инфляции именно распад «ложного» вакуума можно назвать Большим Взрывом.

Нам сложно вообразить себе отрицательное давление. Хотя его вполне можно образно представить внутри натянутого куска резины. При растяжении куска как раз образуется сила, направленная внутрь, заставляющая резину сжиматься.

Отрицательное давление поля инфлатона обеспечило мощное гравитационное отталкивание пространства и стало причиной его невероятно быстрого расширения. В результате Вселенная моментально стала огромной. В специфических условиях зарождения Космоса отталкивающая гравитация проявилась с невообразимой силой.

Это идея многим кажется фантастической, но на самом деле полностью соответствует основным законам физики. Из них прямо следует, что любое поле, однородное в определённой области пространства, неизбежно наполнит весь его объём энергией, что приведёт к появлению отрицательного давления. Далее отрицательное давление создаст гравитационное отталкивание. В свою очередь, это вызовет расширение объёма пространства наподобие взрыва. Иначе говоря, именно инфляция обеспечивает Большой Взрыв условным «взрывом».

Поле инфлатона насыщено огромной потенциальной энергией и отрицательным давлением. С началом расширения пространства оно высвобождает эту энергию. Именно поэтому её итоговое значение становится всё более низким.

Подобным образом высвобождается энергия снежного кома. Когда небольшой снежок начинает скатываться с горы, его размер постоянно растёт. К нему прилипают новые слои снега, ветки, камешки. Скорость его движения постоянно увеличивается. В конце концов, большой ком снега ударяется о дно пропасти и его отдельные части разлетаются в разные стороны. В этот момент высвободившаяся кинетическая энергия разогревает окружающую среду.