После блестящего успеха книги Дарвина в головах ученых зародилась мысль, а нельзя ли так же воссоздать строительство всего мира — «камень на камень, кирпич на кирпич…». Первое научное продвижение возникло, когда ученые начали раздумывать над уравнениями общей теории относительности, приложенными ко всей Вселенной. Оказалось, что эти уравнения сами по себе не имеют стационарного решения, то есть решения, при котором все стояло бы на своих местах и не двигалось.
Сам Эйнштейн, чтобы избавиться от этой неприятной ситуации, ввел в уравнение некую небольшую добавку, чтобы стационарное решение появилось. Эту добавку он назвал «космологическим» членом, а ее происхождение относилось к каким-то космологическим силам, которые может быть когда-нибудь откроют. Русский математик Александр Фридман решил не прикрываться таким постыдным «фиговым листочком», а взглянуть правде в глаза. Он установил, что без космологического члена решения могут быть трех видов: расширяющиеся, когда Вселенная как бы равномерно «раздувается» из некоей точки, сжимающиеся, когда она сжимается в какую-либо точку, и пульсирующие, когда она сжимается до точки, а потом опять начинает расширяться.
Мэтр сначала слегка обиделся, что его поправляет какой-то Фридман, а потом публично признал его правоту, Фридмана, конечно, заинтересовала расширяющаяся Вселенная, но как построить из этого астрономическую теорию, он не знал. Вот последние слова одной из его статей: «Пока этот метод (анализ уравнений Эйнштейна. — Авт.) немного может дать нам, ибо математический анализ складывает свое оружие перед трудностями вопроса, и астрономические исследования не дают еще достаточно надежной базы для изучения нашей Вселенной, но в этих обстоятельствах нельзя не видеть лишь затруднений временных. Наши потомки, без сомнения, узнают характер Вселенной, в которой мы обречены жить… И все же думается, что:
Измерить океан глубокий, сочесть пески, лучи планет, хотя и мог бы ум высокий — Тебе числа и меры нет!»
Несколькими годами позже модель расширяющейся Вселенной стали развивать голландский астроном Деситтер и бельгийский священник-астроном Жорж Леметр. Будучи богословом, Леметр мыслил, что первосгусток, из которого расширяется Вселенная,— как первоатом, или, взяв более точное биологическое сравнение, как первое яйцо, в котором уже заложена судьба его развития и судьба всех, кто из него «вылупится».
Экспериментальное подтверждение расширяющейся Вселенной пришло с работами талантливейшего американского астронома Хаббла. Сам он происходил из глубоко верующей семьи, но в отличие от Эддингтона унаследовал не пацифизм, а крайне агрессивное отношение ко злу. Поэтому он, начав с личных юношеских боев с правонарушителями, отвлекался от астрономии на войны с немцами. В качестве морского пехотинца в Первую и в качестве военного инженера во Вторую. В перерывах между войнами он изучал лучевые скорости смещения от нас различных космических тел. Определение это делалось по эффекту Доплера в какой-либо из известных спектральных полос звезды точно так же, как инспектор ГАИ, наведя на нас лазерный луч, по эффекту Доплера измеряет нашу скорость. Чем с большей скоростью удаляется предмет, тем более в красную сторону будет смещаться его излучение, чем с большей скоростью он приближается к нам, тем в более синюю сторону будет смещаться излучение.
Чтобы это хорошо запомнилось, приведем расхожий анекдот. Гаишник спрашивает нарушителя: «Почему вы как угорелый пронеслись на красный свет?» Нарушитель отвечает: «Я так быстро приближался, что свет, в согласии с эффектом Доплера, показался мне зеленым!»
Далее Хаббл стал измерять расстояния между нами и удаляющимся от нас объектом. В результате на графике «расстояние до нас — скорость смещения» появилась группа точек, которые хорошо укладываются в прямую с коэффициентом пропорциональности Н, который назван постоянной Хаббла. По измерениям Хаббла он равен 500 км/(с*Мпс) (мпс — мил-липарсек).
Вырвавшись из этого малопонятного текста, подытожим, что, в полном согласии с теорией расширяющейся Вселенной, объекты Вселенной разбегаются друг от друга, причем скорость их разбегания пропорциональна их расстоянию друг от друга.
В этот момент начинает раздаваться ворчание креационистов (которые после окончания дискуссии по Дарвину не разошлись, а остались послушать, не будет ли еще чего-нибудь интересненького): «А вы спросите того-то Хаббла, как он расстояние между звездами меряет?» Вопрос, надо признать, не в бровь, а в глаз. Расстояние до самых ближних звезд еще можно померить по величине годового параллакса, но это — ничтожное по космическим масштабам расстояние с ничтожной скоростью смещения. Как же мерить другие звезды? Вот один способ, судите сами, насколько он хорош. Существуют переменные звезды — цефеиды, блеск которых меняется с определенным периодом. Делается предположение, что цефеиды, мерцающие с одинаковым периодом, есть совершенно одинаковые звезды. Тогда определить расстояние до цефеиды не представляет никакого труда: цефеида с данным периодом, где бы она ни находилась, выделяет, согласно нашему предположению, совершенно одинаковое количество энергии в мировое пространство. Таким образом, когда мы видим цефеиды с равным периодом мерцания, мы видим как бы одинаковой мощности фонарь на разном расстоянии от нас: нам те, что дальше, кажутся тусклее, а те, что ближе, ярче. По этой разности и рассчитывается расстояние до «фонаря».
Вы видите, весь метод держится на ни на чем не основанном предположении, что цефеиды с равным периодом мерцания есть тождественные звезды. Есть и другие способы определения расстояний, но все они такого же скверного качества. Снова слышится ехидный голос одного из креационистов: «А вы загляните в учебник-то, какая там, на сегодняшний день, Н (постоянная Хаббла. — Авт.)» Заглядываем. Действительно, неудобно получается. Сегодняшнее значение Н=75 км/(с.-Мпс). И никаких комментариев: то ли Хаббл ошибся, то ли методы у него были не совсем правильные, то ли зависимость наша скорости от расстояния не прямая, а какая-то сложная… Пойди разберись!
Однако астрономы, поплевывая на ворчание креационистов, едут дальше — не останавливаться же, право слово, на таком интересном месте из-за того, что эти проклятые звезды так далеко, что и расстояние между ними нельзя померить.
Новый шаг последовал, когда бежавший из России одесский физик Гамов рассмотрел первые секунды и минуты существования Вселенной с точки зрения квантовой механики. Он сообразил, что Вселенная должна была бы при таком ходе событий быть горячей и постепенно остывать. Начиная от работ Гамова, теория эта получила название Большого взрыва, или теории горячей Вселенной. Примерно через 1 миллион лет после взрыва Вселенная приходит в такое состояние, когда начинается объединение электронов с протонами и нейтронами, то есть образование атомов водорода и гелия. После того как все свободные элементарные частицы вошли в состав атомов, свет стал мало взаимодействовать с веществом, а то количество света, которое тогда было во Вселенной, должно, как в музее, сохраниться вплоть до наших дней. Это предсказание теории Гамова блестяще подтвердилось. Американские радиоастрономы Пензиас и Уилсон открыли излучение, не имеющее источника, то есть практически равномерно излучающееся из всех точек Вселенной. Максимум излучения приходится на длины волн порядка 1 мм. Температура этого излучения, названного реликтовым, оказалась 2,73° кельвина, хотя Гамов просил немножко больше — 6° Кельвина. В этой связи вспомним о великом остроумце Вольтере, который прямо таки потешался над идиотизмом библейского рассказа, где Солнце возникает на четвертый день сотворения, а свет в первый.
Дальше пошли теории конденсации вещества: равномерно рассеянная пыль должна была за счет случайных колебаний создавать чуть более и чуть менее густые участки. В обычных ситуациях такого рода — флуктуациях — все приходит на свои места: например, случайное уплотнение или разжижение воздуха в комнате не приводит ни к ветрам, ни к каким другим изменениям в метеорологии комнаты. Однако в данном случае дело обстоит не так. Более плотные области за счет большей массы начинают перетягивать к себе частицы из менее плотных областей, неравномерности усиливаются, где-то начинают образовывать очень плотные конгломераты. Такой механизм появления новых звезд предсказывал еще Ньютон, а известный музыкант и еще более известный директор Королевской английской обсерватории в Гринвиче Уильям Гершель спал и видел образование звезды из облака.
Когда конденсация становится очень большой, силы тяжести начинают разогревать образующуюся звезду, и в ней начинают идти ядерные реакции с большим выделением энергии. Ядра водорода превращаются в гелий, что практически является «медленным взрывом» водородной бомбы. Гелий и другие элементы продолжают объединяться в более крупные ядра вплоть до элементов группы железа. Гигантская температура, возникающая в это время в звездах, создает силы, противовесные гравитационному сжатию: это, во-первых, давление света, а во-вторых, давление вещества, которое, несмотря на высокую плотность (в 100 раз выше плотности воды), можно рассматривать как идеальный газ из-за того, что вещество находится в состоянии плазмы — все электроны оторваны от ядер — и ядра могут сближаться, не взаимодействуя друг с другом, на очень близкие расстояния. В конце концов ядерное горючее в звезде выгорает: все ядра объединяются до размеров ядер железа, и дальнейшее увеличение ядер уже требует энергетических затрат. Звезда гаснет, хотя еще долго сохраняет набранное гравитационное тепло. Вещество такой звезды-карлика сжимается до невиданных плотностей: 1000 т/м3, при этом размером карлик может быть не более планеты Земля. Если масса карлика чуть меньше массы Солнца, то он имеет шанс застыть и замереть. Если же она превышает критическую массу — 1,4 массы Солнца, — звезда продолжает сжиматься. В результате получается нейтронная звезда: поскольку из вещества этой звезды «выдавлены» протоны, то оставшиеся нейтроны могут сближаться, не отталкиваясь, на очень близкие расстояния, так что плотность такой звезды может достигать 10″ т/м3.
В таком виде при малых массах звезда может успокоиться на этой стадии, но если масса превышает предел Оппенгеймера—Волкова (порядка трех масс Солнца), такая звезда сжимается дальше и образует черную дыру. Такое название произошло оттого, что черная дыра настолько тяжелая, что сама к себе притягивает весь свет, который сама излучает. Таким образом, эту звезду не видно, но ее можно найти по другим звездам, искажающим свое движение в страшном поле ее тяготения.
Кроме звезд гаснущих, есть в небе и звезды взрывающиеся — новые и сверхновые. Это явление возникает, когда в системе тесно сблизившихся двойных звезд материал с одной звезды начинает перетекать на другую: со звезды типа Солнца на белый карлик или нейтронную звезду — взрыв новой звезды, с одного белого карлика на другой — взрыв сверхновой первого типа. В случае сверхновых второго типа составы пар еще до конца не определены, однако одним из компонентов пары является ядерно-выгоревшая звезда с большим количеством элементов типа железа (Fe, N1, Mb). Взрывы сверхновых играют очень большую роль в теории самообразования Вселенной, ведь элементы легче железа образуются сами при слиянии более мелких ядер с выделением энергии. Для образования более тяжелых ядер нужно уже добавление энергии. Каким же образом появился пригодный для нашей жизни мир, требующий меди, йода, цинка и других микроэлементов, тяжелее железа? За счет выброса этих элементов из взрывающихся сверхновых, в которых они образуются, используя гигантскую энергию взрыва.
Дальше наступают тяжелые для теоретиков минуты, когда надо объяснять образование планет. Мы хорошо знаем свойства нашей Солнечной системы и видим в них несколько Божиих меток, которые сложно объяснить слепым действием сил природы. Известно, что все планеты вращаются примерно в одной плоскости и в одном направлении, что хорошо согласуется с происхождением их из единого вращающегося диска. Однако момент количества движения планет (сохраняющаяся без посторонних вмешательств величина, характеризующая вращение системы) оказывается слишком велик, и напрямую такая гипотеза не проходит. Вращение планет вокруг своей оси происходит в том же направлении, что и вращение вокруг Солнца. Но здесь уже есть исключения: Венера и Уран почему-то вращаются в обратном направлении. Оси вращения планет вокруг себя, как правило, направлены более-менее параллельно к оси вращения вокруг Солнца. Исключение составляет Уран — его ось лежит почти в плоскости вращения. Расстояние планет от Солнца возрастает примерно в геометрической прогрессии по формуле Тициуса-Боде, однако Меркурий, Нептун и Плутон не вписываются в данную последовательность. Современные теорийки об образовании планет вместе с солнечным диском даже не имеют дерзновения отвечать на все эти сложные особенности устроения Солнечной системы.
Вернемся теперь к «великому», невинно загубленному ученому провидцу Джордано Бруно. Он провидел, что каждая звезда — это новый мир типа Солнечной системы, что ей сопутствует своя семья планет и что эти планеты обитаемы. Что касается первого утверждения, оно действительно относится к разряду пророчеств, поскольку никаких научных свидетельств в пользу него Джордано не приводил, да, по своему невежеству, и не мог привести. Второе утверждение относится к разряду провидений, и истинность его очень трудно проверить. Последние данные, полученные для 120 обследованных близлежащих звезд, обнаружили три звезды, каждая из которых имеет по одной планете в диапазоне от 0,6 до 8,1 масс Юпитера. Естественно, что никакой жизни на такой планете не ожидается. Общий статистический анализ выявляет очень низкую вероятность существования звезды типа Солнца с планетой типа Земля с возможным для жизни расстоянием от звезды.
Итак, пока ничто не мешает нам считать, что единственное место обитания человека — это наша уникальная Земля и во Вселенной нам, к счастью, некем заниматься, кроме самих себя.
Зато есть Кому заниматься нами.
Рассмотрим, например, нашу планету Земля. Когда астрономам открылся значительный кусок Вселенной, все увидели, какой редкостью является пригодная для обитания планета. Это и расстояние от Солнца, и период обращения вокруг своей оси, чтобы день не превращал планету в Сахару, а ночь — в Антарктиду, это и наклон оси собственного вращения к оси орбиты — чтобы на Земле была нужная мягкая смена климатов, это и набор элементов, которые включаются в эту планету, ведь даже на наших ближайших соседях — Марсе и Венере нет ничего похожего. Условия там таковы, что можно говорить о возможности жизни каких-нибудь специализированных бактерий, но и тех там не могут найти.
Астрофизик Росс выбрал 33 параметра, необходимых для существования жизни, которые должны отступать не более чем на 10%, от своего среднего значения. Осторожный подсчет дает вероятность случайного попадания совокупности этих параметров в область, разрешающую жизнь, примерно 1030.
Вселенная состоит не из равномерно разбросанных планет. Как флуктуации плотности пыли вызывали образования звезд, так же и флуктуации звезд создают скопления звезд — галактики, а скопления галактик — метагалактики. Рассмотрев положение Солнца среди этих крупноячеистых структур, мы видим, что и здесь выбран оптимальный для жизни вариант.
Рассмотрим теперь законы, управляющие физическим миром. Когда в математике появились идеи о многомерных пространствах, кто-то задал вопрос: «А почему наше пространство трехмерно?» Ответ быстро нашли физики Пауль и Татьяна Эренфест. Они показали, что только в трехмерном пространстве гравитационные силы убывают как квадрат расстояния между телами. А если это не так, не существует гравитационно устойчивых структур.
Наконец, ученые обратили внимание на этот каскад совпадений, и двое, атеисты по мировоззрению, Б. Кар и М. Рис в 1979 году опубликовали сенсационную статью в Нэйчур (Nature), где ввели антропный принцип устройства Вселенной. Этот принцип целевой, а не действенный, и поэтому звучал ужасным диссонансом в ушах ученых XX века: «Вселенная должна образовываться и формироваться таким образом, чтоб в результате в ней смог жить человек».
Неверующие только предложили свою «неверующую» интерпретацию «множественности миров»: во Вселенной реализованы все возможные миры со всеми возможными условиями бытия, но только тот мир знает о себе, в котором образуется человек или какое-то другое разумное существо. Эта гипотеза, вероятно, интересна для любителей научной фантастики, а мы с вами тронемся дальше.
В астрономической жизни Вселенной есть несколько тонких моментов. Один из них —это возможность равновесия между гравитационной силой, сжимающей звезду, и силой давления плазменного газа и излучения внутри звезды в условиях термоядерного синтеза. Поддержание такого равновесия требует строгого соответствия между константами электрического и гравитационного взаимоотношений в макромире и константами слабых и сильных взаимодействий в микромире.
Пойдем дальше. Если мы примем вместе с теорией Большого взрыва, что мир начался с аннигиляции больших масс вещества и антивещества, в результате которой образовалось множество фотонов и небольшой остаток вещества, то размер этого остатка, из которого будет сформирована потом вся Вселенная, определяется жесткими соотношениями между константами слабого и гравитационного взаимодействий и массами протона и электрона.
Вторая важная вещь — это малость разницы масс протона и нейтрона (она лишь немногим превосходит массу электрона). Это соотношение определяет остановку реакции объединения протонов и нейтронов в водород и взаимопревращения протонов и нейтронов, сохраняя для дальнейшего синтеза элементов 10% нейтронов от всех тяжелых элементарных частиц. Сильное и электрическое взаимодействия приводят к образованию из нейтронов, протонов и электронов атомов гелия, а из них уже — остальных химических элементов. Если константу сильного взаимодействия слегка изменить (всего лишь на 5%), то эта термоядерная реакция прекратилась бы, и звезды бы не горели.
Осуществление дальнейшей химии, то есть синтез других химических элементов в том виде, в котором они есть, также требует тончайших соотношений между массами элементарных частиц и константами взаимодействий.
Для того чтобы могли существовать звезды размером и светимостью типа Солнца, должно выполняться определенное соотношение между константами гравитационного и электромагнитного взаимодействий и массами электрона и протона, причем это соотношение должно выполняться с точностью 10^10.
Эти примеры можно еще умножать и умножать.
Но рассмотрим теперь сам момент взрыва. Дальнейший сценарий определяется только плотностью взорвавшегося вещества. Существует критическая плотность, соответствующая примерно 20 атомам водорода в 1 м:! пространства. Если эта плотность превышена, то вещество вновь стянется гравитационными силами в исходную точку. Если же плотность вещества ниже критической, то расширение вещества будет бесконечным. Если мы оценим время, за которое могло произойти все то, что произошло с момента Большого взрыва: аннигиляция, образование атомов водорода, собирание конгломератов вещества в точках флуктуации, образование звезд и галактик, выгорание некоторых звезд до белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр, взрыв сверхновых, то окажется, что за это время Вселенная должна была бы уже сжаться в исходную точку или разлететься до очень низкой плотности.
Единственный выход состоит в том, что плотность вещества в начале взрыва была очень близка к критической. Это равенство должно выполняться с колоссальной точностью.
Чтобы прояснить этот вопрос, астрономы судорожно пытаются сейчас «подбить бабки» и посчитать имеющуюся массу во Вселенной, но пока им раз в десять не хватает.
«Подобьем бабки» и мы и посмотрим, к чему пришли теории самообразования Вселенной и как относятся к ним наши высокоуважаемые креационисты, теистические эволюционисты и скептики-агностики. Отметим сначала, что хотя авторы антропного принципа устройства Вселенной жестко связывают его с теорией Большого взрыва, но связи тут нет. Как ни сотвори Господь горящую звезду, она должна гореть и поддерживать равновесие между гравитационным сжатием и давлением раскаленных света и вещества. Как ни образуйся атомы водорода, гелия и другие, время их существования, стабильность и свойства также зависят от взаимоотношений между константами, о которых мы писали выше. То же самое относится и к параметрам Земли, и к ее положению вместе с Солнцем в галактике и метагалактике.
Продолжим. Креационисты, конечно, скажут нам, что никакого Большого взрыва не было, так как Земле 7 тысяч лет от роду. А ученые на всю историю после Большого взрыва просят 15 миллиардов лет, а и доказательств у них никаких нет. Расстояния между звездами надежно мерить не умеют, постоянная Хаббла у них скачет (более чем в 10 раз), да и вообще, все их данные о звездах исключительно косвенные, в которые запросто могла вползти ошибка.
Дальше скажут они: «А как же второе начало термодинамики? Бог дал этот закон, чтоб все знали: без Бога ни до порога, — в замкнутой системе упорядоченность всегда падает. В открытой же системе, в которую можно вносить чистые продукты и выбрасывать из нее кучу мусора, человек может поддерживать порядок настолько, насколько у него хватит сил». Что же у нас получается с Дарвином? Знаменитый бельгийский физик Илья Пригожий выделяет три вида систем: система, где термодинамические параметры в равновесии (сюда входят замкнутые, но и не только замкнутые системы), системы с постоянным, но слабым отклонением от равновесия (там, где ситуация еще описывается линейными законами) и системы с сильным отклонением от равновесия. В системах первого и второго вида эволюция типа Дарвина, увеличивая сложность и упорядоченность, действовать не может. В системах третьего вида такое, в принципе, возможно. Действительно, в этих системах встречаются странные вещи. Советский физик Белоусов изучал окисление ионов брома малоновой кислотой. В результате получил реакцию, в которой реакционная смесь периодически меняла цвет, переходя из одного состояния реакции в другое и обратно. Редактор журнала, куда Белоусов послал статью, посоветовал ему еще раз прочитать второе начало термодинамики. Гордый Белоусов поставил свою пробирку на полку и перестал бороться с журналами. Один из гостей, увидев мерцающее чудо, уговорил его написать статью еще раз, но результат был тем же. В конце концов удалось привлечь в помощь Белоусову теоретическую группу, которая теоретически разобрала механизм реакции и установила, что никакого противоречия со вторым законом термодинамики нет.
Нас — скептиков-агностиков — этот пример и подобные ему, однако, не убеждают. Здесь мы видим случайное появление небольших островков порядка среди хаоса, а в настоящей теории Дарвина было бы систематическое упорядочение органической материи. Скорее кажется, что в сильно неравновесных термодинамических системах длительное и стабильное поддержание порядка возможно с помощью разума — или человеческого, или вносимого Божией инструкцией, как в живой материи.
«А что же Большой взрыв, — скажут креационисты, — там система замкнутая, энтропия должна однозначно возрастать, а у вас из хаоса образуется конфетка. Некоторые почему-то напирают на то, что хаос был горячий, но разве из горячего хаоса легче сделать конфетку?»
Тут в разговор вступят теистические эволюционисты во главе с аббатом Леметром: «Если рассматривать взрывающийся первосгусток материи действительно как «яйцо» зарождающегося мира, то нетрудно представить, что весь порядок будущего мира уже заключен в этом «яйце». С такими примерами мы сталкивались на самых разных уровнях организации живой материи. И действительно, когда из примитивного на вид яйца развивается прекрасный лебедь или рибосома, разобранная на отдельные белки, сама собирается вновь в функционирующую машинку, когда белки сворачиваются сами в определенную трехмерную структуру, создавая станочек, производящий с высокой скоростью химические операции (если такой белок развернуть, он в большинстве случаев, предоставленный сам себе, вновь свернется в работающую структуру), .мы видим, что премудрость целого спрятана в его частях. Где же спрятана премудрость целого в первосгустке взрывающейся материи? Определенно ответить мы не можем, но скорее всего, по крайней мере отчасти, в этих удивительных соотношениях, которые Господь накладывает на физические законы, то есть в антропном принципе устройства Вселенной».
Что же заключают агностики-скептики? «Хотя Церковь и не запрещает прямо такой трактовки,— говорят они,— нам кажется невозможным заменить 7 дней библейского рассказа на 15 миллиардов лет научного. А как происходило на самом деле, мы не знаем. Заглянуть назад нельзя, «поговорить» вплотную со звездами, что-то непосредственно померив на них без предварительных предположений, тоже нельзя — больно далеко, а пустое любопытство нас не очень волнует. Видим, что Господь сотворил, веруем, что за 7 дней, и исповедуем, что «вся, елика сотвори… добро зело». Разберется в этом наука — хорошо, не разберется — ну и ладно…»
Читайте также:
Кесарево – кесарю, а Божие – Богу. Эволюционизм и креационизм в науке и религии
