Метагалактика как единый квантовый объект

И.Ф. Малов,
Пущинская радиоастрономическая обсерватория,
Астрокосмический Центр,
Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

Согласно существующим в настоящее время астрофизическим представлениям, наблюдаемая нами часть Вселенной (мы будем называть её в дальнейшем Метагалактикой по причинам, которые обсудим ниже) образовалась приблизительно 14 миллиардов лет назад из сверхплотного ядра, характерный размер которого в начальный момент был порядка планковского – 1pl ~ 10–33 см, а планковский временной масштаб, «начальный возраст Вселенной», составлял tpl ~ 10–44 сек.

При таких значениях пространственных и временных масштабов мы имеем дело с самыми глубокими уровнями материи и обязаны пользоваться представлениями квантовой физики или (в применении к структуре мироздания) представлениями квантовой космологии. Сразу подчеркнём, что квантовая космология ещё находится в зачаточном состоянии и допускает значительный произвол в трактовке различных процессов и явлений.

Отцом квантовой космологии можно считать бельгийского астронома и математика Жоржа Леметра. Здесь уместно напомнить, что он был, кроме того, католическим аббатом и пользовался большим авторитетом у Папской Академии. Как видим, духовное звание, точнее, духовная деятельность отнюдь не препятствует получению положительных знаний, но, может быть, напротив, способствует более глубокому проникновению в суть вещей. О соответствующих каналах такого проникновения мы поговорим несколько позднее. Здесь же вспомним других мыслителей, совмещавших духовную деятельность с научной. Итальянский философ, поэт и католический монах Джордано Бруно отстаивал идею одушевлённости материи и единства Вселенной. Знаменитый английский физик и математик Исаак Ньютон был и выдающимся теологом. В частности, он написал комментарии к «Откровению Иоанна Богослова». Наш соотечественник П.А.Флоренский, получивший университетское образование по физике и математике и использовавший эти знания в практической инженерной деятельности, был также и православным священником.

Ж.Леметр в 30-х годах ХХ столетия высказал идею о рождении Вселенной как квантовом событии, произошедшем в результате взрыва первоатома, разлетевшегося на множество мелких частиц. Квантовая космология утверждает, что сначала некоторым образом возникли пространство и время. Причем и пространство и время, а также гравитационное поле и другие поля были дискретными, квантованными. Эти представления восходят к временам св. Августина (IV в.), который утверждал, что время – это свойство Вселенной, которое появилось вместе с ней самой. Поскольку вплоть до ХХ в. никакого научного объяснения такого феномена не существовало, Георгий Гамов предложил называть состояние Вселенной «до» и «в момент» Большого Взрыва Августинской эпохой. Такое состояние часто называют нулевой точкой, гравитационной или космологической сингулярностью.

Развитая впоследствии теория инфляции [1] подразумевала экспоненциальное расширение вакуумноподобной Вселенной на самой ранней стадии Большого Взрыва − 10–35 секунд после условного начала расширения. Эта стадия характеризовалась температурой выше 1028oК. Инфляционная стадия сменилась расширением образовавшегося вещества. Напомним, что идею о первоначально пустой, без вещества и излучения, Вселенной ещё в 1917 г. высказал голландский астроном Виллем де Ситтер.

Вспомним ещё одного мыслителя и духовного деятеля кардинала Николая Кузанского, который около 1440 г. сформулировал космологический принцип [2], которым предвосхитил современное представление о Метагалактике:

Вселенная – это шар, центр которого находится везде, а граница нигде.

Наибольшее проникновение в глубь материи на современном этапе дошло до представлений о кварках как первичных структурах, из которых состоят элементарные частицы и которые осуществляют обмен с помощью особых носителей – глюонов. Поэтому нужно предполагать, что на одном из начальных этапов развития Вселенной образовалась кварк-­глюонная плазма, а уже из неё в первые три минуты жизни Вселенной сформировались первые самые легкие атомные ядра – водорода H, дейтерия D, трития T, гелия He, лития Li (рис. 1). Затем приблизительно через 300 тысяч лет наступила эпоха рекомбинации, когда излучение смогло свободно распространяться, не взаимодействуя с веществом, возникли атомы, а затем звёзды и галактики. Внутри звёзд протекали термоядерные реакции, в результате которых рождались более тяжелые ядра – углерода, кислорода, азота, железа, кобальта, никеля.

 

Схема эволюции Метагалактики от Первоатома до появления Человека.

Рис. 1. Схема эволюции Метагалактики от Первоатома до появления Человека.

 

Прекращение термоядерных реакций вследствие истощения необходимых для них элементов в случае большой массы звезды приводило к её коллапсу и сбросу оболочки – взрыву сверхновой (рис. 2). При протекании взрывного процесса выделялась колоссальная энергия, превышающая 1050 эрг, что позволяло образовывать ещё более тяжелые элементы (например, кобальт Co и никель Ni). Такие взрывы обогащали окружающее пространство различными элементами, из которых, в частности, состоит и живая материя. В каждом из нас сохранились электроны и ядра, родившиеся в первые моменты жизни Вселенной, а также атомы, выброшенные из сверхновых звёзд. Эти частицы сохранили «в памяти» своё происхождение, и слова «Мы – дети Галактики» из песни «Притяжение Земли» можно понимать буквально, т.е. как «Мы – дети Вселенной»!

Уже было отмечено, что речь пойдет только о видимой части Вселенной – Метагалактике. Дело в том, что топология Большой Вселенной, включающей и изученную нами её часть, может быть чрезвычайно сложной. В общей теории относительности (ОТО), в частности, допускается существование туннелей между различными частями одной вселенной или между разными вселенными. В 1935 г. физик А.Эйнштейн и математик Н.Розен обратили внимание на то, что решения уравнений общей теории относительности, описывающие изолированные, нейтральные или электрически заряженные источники гравитационного поля, могут иметь пространственную структуру «моста», соединяющего две вселенные – два одинаковых, почти плоских пространства-времени. Процесс возникновения и исчезновения таких туннелей, вообще говоря, не описывается уравнениями ОТО, так как при этом возникает бесконечная кривизна пространства-времени. Весьма вероятно, что для устойчивого существования туннеля необходимо, чтобы он был заполнен некоей специфической материей, создающей сильное гравитационное отталкивание и препятствующей схлопыванию туннеля. Решения такого типа возникают в различных вариантах квантовой гравитации, хотя до полного исследования вопроса ещё очень далеко.

 

Изображение Крабовидной туманности, остатка вспышки сверхновой звезды в 1054 г., полученное с помощью Хаббловского космического телескопа.

Рис. 2. Изображение Крабовидной туманности, остатка вспышки сверхновой звезды в 1054 г., полученное с помощью Хаббловского космического телескопа.

 

В последнее время обсуждаются возможности Больших Взрывов, или раздувания первичных пузырей, в разных местах Большой Вселенной (Мультиверса), которые могут быть изолированными друг от друга, а могут быть и связанными между собой туннелями с необычной для земных представлений структурой пространства-времени, допускающей мгновенный переход из одной вселенной в другую и обратно. В англоязычной литературе эти мосты-­туннели получили название wormholes – «червоточины», в отечественных изданиях их заменили на более благозвучное – «кротовые норы» (рис. 3-5) [3-6].

Итак, мы будем говорить только о нашей части возможной Большой Вселенной – Метагалактике. Квантовая космология пытается описать раннюю Вселенную в рамках квантовой физики введением так называемой «волновой функции Вселенной». С её помощью можно описать зависимость масштаба расширения от времени. Но в рамках квантовых представлений необходимо присутствие наблюдателя, без которого ничего определённого о протекающих процессах и явлениях сказать нельзя. В квантовой космологии проблема наблюдателя не только не решена, но, по существу, и не поставлена. Однако ясно, что если применять квантовую концепцию (её иногда называют копенгагенской), то присутствие наблюдателя необходимо и при рождении Вселенной.

В квантовых экспериментах, как известно, воздействие приборов на результаты опыта играет существенную роль. Эти приборы в принципе устроены достаточно просто. Насколько сильнее должно быть воздействие сложной системы человеческого организма (его мозга, сердца, известных и мало изученных чувств) на протекающие вокруг процессы! Известно, что уравнение Шредингера описывает эволюцию волновой функции, т.е. предсказывает некие потенциальные возможности тех или иных событий. Но как из всех возможностей выбирается только одна реализация? В своей книге [7] П.Дэвис пишет: «…квантовая механика даёт нам <…> успешную процедуру для предсказания результатов наблюдений, производимых над микросистемами, но стоит нам спросить, что происходит в действительности, когда происходит наблюдение, то мы приходим к нонсенсу! Попытки вырваться из этого парадокса колеблются в широких пределах – от причудливой интерпретации множественных миров Хью Эверетта до <…> идей Джона фон Неймана и Юджина Вигнера, привлекавших для решения парадокса сознание наблюдателя (интересны и важны с этой точки зрения работы М.Б.Менского, упомянутые в докладе Л.М.Гиндилиса. – И.М.). И ныне, через полвека после первых споров об основаниях квантовой механики, дискуссии о квантовом наблюдении не утихают. Проблемы физики очень малого и очень большого трудны, но, может быть, именно здесь проходит граница – своего рода интерфейс между духом и материей, – граница, которая окажется наиболее многообещающим достоянием Новой Физики» (выделено мною. – И.М.) [цит. по: 8].

 

Модели Большой Вселенной – без тоннелей (слева) и с тоннелями (справа).

Рис. 3. Модели Большой Вселенной – без тоннелей (слева) и с тоннелями (справа). Так представляют топологию «кротовых нор» акад. Н.С.Кардашев и его коллеги [3-4].

 

Большая Вселенная: «пузырьки» и соединяющие их тоннели.

Рис. 4. Большая Вселенная: «пузырьки» и соединяющие их тоннели. Так представляют себе ту же топологию некоторые сотрудники ИКИ РАН [5].

 

Некоторые возможности использования «кротовых нор».

Рис. 5. Некоторые возможности использования «кротовых нор». Показано, насколько серьёзно эта проблема исследуется современными физиками [6].

 

В соответствии с приведёнными соображениями возникает мысль о воздействии Космического Разума (Сверхразума, Абсолюта, Бога) на протекание Большого Взрыва и его последствия. Мы можем предположить, что именно это привело к формированию Мира с известными в настоящее время значениями фундаментальных постоянных (гравитационная постоянная, масса протона и электрона, заряд электрона, скорость света и др.), которые оказались единственно возможными и необходимыми для существования жизни в Метагалактике. В частности, свободный нейтрон тяжелее, чем система «протон + электрон», и именно поэтому атом водорода стабилен. Если бы нейтрон был легче хотя бы на десятую долю процента, атом водорода быстро превращался бы в нейтрон. В результате материя имела бы лишь один уровень организации – ядерный, а атомов и молекул не существовало бы вовсе. Если бы константа гравитационного взаимодействия была на 8–10% меньше её наблюдаемого значения, то к настоящему времени галактики и звёзды вообще не успели бы возникнуть, а если бы она была больше на 8–10%, то звёзды эволюционировали бы слишком быстро. Соответствующие оценки можно провести и в отношении других фундаментальных постоянных. Их изменение на 10–20% привело бы к невозможности существования всех устойчивых структур (атомов, молекул и более сложных образований).

Такая тонкая подгонка параметров, определяющих устройство Мира, привела к формулировке антропного принципа, суть которого сводится к следующему: «Мы видим вселенную такой, как мы её видим, потому, что мы существуем» [9]. Можно сделать и более сильное утверждение: если бы Вселенная была другой, то нас бы там не было!

В том или ином виде этот принцип обсуждался ещё в книге А.Уоллеса [10], а затем в работах К.Э.Циолковского [11], А.Л.Зельманова [12], Г.М.Идлиса [13, с. 52] и в современном виде сформулирован Б.Картером [14]. Изложение эволюции взглядов на сущность антропного принципа можно найти в статье В.В.Казютинского и Ю.В.Балашова [15, с. 23]. Что же может означать наблюдаемая тонкая подгонка фундаментальных постоянных?

Возможны три варианта ответа на поставленный вопрос. Два из них обсуждаются в книге И.В.Архангельской, И.Л.Розенталя и А.Д.Чернина [16].

1) Фундаментальные константы изменяются с течением времени, и мы живём в эпоху, когда их значения благоприятны для существования сложных структур. Такая гипотеза была высказана Дираком [17]. Однако, как показали дальнейшие исследования, практически до самых первых моментов жизни Метагалактики все константы сохраняли свои теперешние значения. Их относительные изменения составляют всего лишь 10–19 – 10–10 от современных величин. Согласие теоретических и наблюдаемых значений распространённости легких элементов в Метагалактике свидетельствует о неизменности констант вплоть до времени порядка 1 секунды от момента Большого Взрыва. Таким образом, предположение Дирака противоречит наблюдательным данным.

2) Сценарий хаотической инфляции допускает образование многих метагалактик, причём каждой со своими фундаментальными постоянными. Среди этого множества (порядка 10100 пузырей) случайно сформировалась наша Метагалактика с благоприятным набором констант. Если эта гипотеза верна, то становится бессмысленной задача поиска «кротовых нор», поскольку остальные метагалактики (вселенные) почти достоверно оказываются бесструктурными, и там нет ни вещества, ни излучения.

3) Наконец, существует уже упомянутая в книге П.Дэвиса [7] возможность участия Космического Сознания в Акте Творения Метагалактики. Нам эта возможность в свете современных теоретических и наблюдательных данных представляется наиболее вероятной.

Существуют древние представления о дальнодействии в пространстве. Так, майя рассматривали мироздание как резонансную иерархическую матрицу, внутри которой передача информации происходит почти мгновенно. В квантовой физике с 1935 г. известен эффект Эйнштейна–Подольского–Розена, который заключается в том, что фотоны, образующиеся при аннигиляции электрона и позитрона, разлетаясь в разные стороны от точки аннигиляции, сохраняют между собой невидимую связь. А именно, при изменении поляризации одного из этих фотонов тут же, мгновенно, точно так же изменяется поляризация другого (рис. 6).

 

Эффект Эйнштейна–Подольского–Розена.

Рис. 6. Эффект Эйнштейна–Подольского–Розена.

 

Этот эффект показывает, что существует принципиальная возможность мгновенной передачи информации на любые расстояния. В настоящее время рассматривается несколько вариантов использования такого квантового канала. Например, В.В.Поляков и В.И.Скурлатов запатентовали квантово-механическую систему связи «ПАНКОМ» (Патент РФ № 2002130530/09 от 20.05.2004) [18].

Можно ли описать современное состояние Метагалактики без использования законов квантовой физики? Ответ однозначный – нельзя! Действительно, астрофизические наблюдения последних лет показали, что изученная Метагалактика лишь примерно на 5% состоит из обычного (барионного) вещества, около 25% – это «тёмная материя» неизвестной природы, проявляющаяся лишь в гравитационных взаимодействиях. Основное же содержание приходится на «тёмную энергию», обладающую отрицательным давлением, вызывающую «антигравитацию» – отталкивание материи и приводящую в результате к ускоренному расширению Метагалактики. Все кандидаты в составляющие тёмной материи (аксионы, нейтрино, нейтралино, гравитино и др. [19-20]) и тёмной энергии (например, фантомная материя [4] или квинтэссенция [21]) заведомо являются объектами, подчиняющимися законам квантовой физики. Следовательно, всё, что говорилось о начальных стадиях Метагалактики, в полной мере относится и к современному её состоянию – она представляет собой существенно квантовый объект.

В настоящее время Ю.А.Бауровым [22] разрабатывается теория бюонов – частиц, из которых формируется физическое пространство и элементарные частицы с совокупностью связывающих их полей. Эти частицы обладают врожденным векторным потенциалом Аг, который должен проявляться как в лабораторных экспериментах, так и в космических масштабах. Бюоны ненаблюдаемы сами по себе, но их взаимодействие приводит к появлению новой силы в природе. Действительно, опыты с бета-распадом, гравиметрами и плазмотронами [23-25] показали, что существует неожиданная анизотропия этих процессов, свидетельствующая о наличии новой силы. Бюоны могли бы в принципе объяснить и наличие тёмной материи и тёмной энергии [26]. Они могут обеспечить существование некоторого положительного (малого по своей абсолютной величине) постоянного потенциала φ2 (пунктир), который на малых расстояниях практически не искажает отрицательный ньютоновский потенциал φ1 (точки), но на больших расстояниях (r > r*) суммарный потенциал (сплошная линия) становится положительным и вызывает отталкивание частиц и тел друг от друга (рис. 7). Кроме того, бюоны могут обеспечить квантовый канал дальней связи [27].

 

Зависимость гравитационного потенциала от расстояния с учётом постоянного положительного поля.

Рис. 7. Зависимость гравитационного потенциала от расстояния с учётом постоянного положительного поля.

 

Бауров вводит понятие о четырехконтактном взаимодействии бюонов, которое приводит к пространственной неопределённости порядка 1028 см, т.е. порядка размеров Метагалактики. Это означает, что все объекты внутри такого объема связаны информационно – находятся в едином информационном пространстве. Метагалактика и человеческий мозг обладают одинаковым квантовым каналом связи. Можно сказать, что мы живем внутри объекта, который постоянно считывает всю информацию, связанную как с нами, так и с другими объектами. Размышляя над обсуждаемыми здесь проблемами, мы генерируем микротоки в наших организмах, которые взаимодействуют с вектором Аг и изменяют векторный потенциал вокруг нас. Объекты, появляющиеся в результате упомянутого четырёхконтактного взаимодействия бюонов (Бауров называет их объектами 4б), мгновенно разносят информацию об этих изменениях на огромные расстояния, поскольку они одновременно находятся и в теле человека, и на другом конце Метагалактики. В информационном смысле вся Метагалактика подобна огромному мозгу, который можно отождествить с Вселенским Разумом. В свете этого становятся понятными интуитивные (или сообщенные извне?!) древние представления о всеобщей связи и взаимном влиянии мыслей и чувств живых существ во всей Вселенной и о самой Вселенной как Едином Живом Организме.

В соответствии с представлениями о едином информационном поле, в котором содержится вся информации о прошлом, настоящем и будущем для любой точки Метагалактики, становятся понятными гениальные озарения наиболее творческих представителей человечества. Им удавалось подключаться к этому полю и извлекать из него необходимые сведения. Высокоразвитые духовные сущности (такие, как Будда или Христос) могли это делать сознательно, в любое время. Талантливые поэты, когда к ним «слетали музы», черпали неземные образы, ритмы и рифмы, художники – образы и цвет, композиторы – божественные звуки и мелодии. Гармония Космоса окружает нас, живёт в нас в виде божественной творящей искры, и цель человечества – понять это и не только научиться черпать из общего информационного поля, но и вносить в него свой неповторимый творческий вклад.

В заключение хотелось бы упомянуть о частотах, на которых происходит связь между различными частями наблюдаемого Мира. Можно представить всё окружающее пространство пронизанным совокупностью электромагнитных колебаний с набором частот от радиодиапазона до гамма-­области. Радиоволны излучаются макроскопическими устройствами размером от нескольких миллиметров до десятков метров. С уменьшением размеров излучателей мы переходим к всё более коротким волнам. Молекулы излучают в ИК-диапазоне, атомы – в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах, атомные ядра – в гамма-­области. Известно, что чем выше частота этих колебаний, тем большие информационные возможности связаны с её использованием. Наиболее широко в настоящее время для передачи информации используются наименее энергичные носители электромагнитного спектра – радиоволны. В связи с этим подчеркнём, что за всё время радиоастрономических исследований (порядка 70 лет) все наземные радиотелескопы приняли менее 1 Дж космической энергии. Однако столь мизерное количество этой энергии позволило получить колоссальную информацию об окружающем нас Мире и во многом изменило наши представления о Вселенной. Используемые в настоящее время оптические каналы связи обладают значительно более мощными информационными возможностями. Как мы уже говорили, первичные масштабы были порядка планковских (10–33 см). Волны с соответствующими частотами колебаний (~ 1043 Гц!) способны нести невообразимое количество информации. По представлениям Живой Этики, наиболее развитая материя (Духоматерия) характеризуется наиболее высокочастотными вибрациями. Можно думать, что колебания, связанные с самыми глубинными уровнями материи, которые в концентрированном виде существовали на начальных этапах развития Вселенной, определяли и определяют Жизнедеятельность окружающего нас Мира, связывая его информационно в одно Великое Целое.

 

ЛИТЕРАТУРА

[1] Linde A. Prospects of Inflation // hep-th/0402051v2 (2004).

[2] Барышев Ю., Теерикорпи П. Фрактальная структура Вселенной: Очерк развития космологии. Нижний Архыз: САО РАН, 2005.

[3] Kardashev N.S., Novikov I.D. and Shatskiy A.A. Astrophysics of Wormholes // International Journal of Modern Physic. D. V. 16. N 5. – P. 909-926 (2007) // astro-ph/0610441v2.

[4] Кардашев Н.С., Новиков И.Д., Шацкий А.А. Магнитные туннели (кротовые норы) в астрофизике // Астрономический журнал. 2006. № 8. Т. 83. – C. 675-686.

[5] Кардашев Н.С. Космология и проблемы SETI // Материалы конференции «SETI–XXI» // http://www.astronet.ru:8100/db/msg/1177502.

[6] Моисеенко А.К «Звездным вратам» ведут «кротовые норы» // http:// www.kp.ru/daily/ 23869/64474/.

[7] Davies P. The New Physics: a Synthesis. The New Physics. Ed. P.Davies Cambridge: Cambridge University Press. 1989. – P. 67.

[8] Пригожин И., Стенгерс И. Время. Хаос. Квант. М.: КомКнига, 2005.

[9] Хокинг С. Краткая история времени. СПб., 2001.

[10] Уоллес А.Р. Место человека во Вселенной. СПб., 1904.

[11] Циолковский К.Э. Космическая философия. М., УРСС, 2001.

[12] Зельманов А.Л. Некоторые философские аспекты современной космологии и смежных проблем физики // Диалектика и современное естествознание. М., 1970.

[13] Идлис Г.М. Основные черты наблюдаемой астрономической Вселенной как характерные свойства обитаемой космической системы // Известия астрофизического института КазССР. Т. 7. 1958.

[14] Картер Б. Совпадение больших чисел и антропологический принцип в космологии. Космология. Теория и наблюдения. М., 1978.

[15] Казютинский В.В., Балашов Ю.В. Антропный принцип. История и современность // Природа. 1989. № 1.

[16] Архангельская И.В., Розенталь И.Л., Чернин А.Д. Космология и физический вакуум. М.: КомКнига, 2006.

[17] Dirac P.A.M. Nature (London). V. 137. 1937. – P. 323.

[18] См.: http://www.innovbusiness.ru/projects/view.asp?r=2533.

[19] Rees M.J. Dark matter. Introduction // astro-ph/0402045.

[20] Baltz E.A. Dark matter candidates // astro-ph/0412170.

[21] Troden M. and Castrol S.M. TASI lectures: Introduction to Cosmology //astro-ph/0401547.

[22] Бауров Ю.А. Структура физического пространства и новый способ получения энергии. М.: Кречет, 1998.

[23] Baurov Yu.A. et al. Experimental Investigations of Changes in ß-Decay Rate of 60Co and 137Cs. Modern Physics Letters A, V. 16, Issue 32. P. 2089-2101 (2001).

[24] Baurov Yu.A. et al. Experimental investigations of the distribution of pulsed-plasma-generator radiation at its various spatial orientation and global aniso­tropy of space. Physics Letters A, V. 311, Issue 6. P. 512-523 (2003).

[25] Baurov Yu.A., Kopajev A.V. Experimental Investigations of Signals of a New Nature with the aid of two High Precision Stationary Quartz Gravimeters // Physics/0109003.

[26] Baurov Yu.A., Malov I.F. On the Nature of Dark Matter and Dark Energy // astro-ph/0710.3018.

[27] Бауров Ю.А. Бюон – шаг в будущее. М.: МагистрПресс, 2007.

 

Печать E-mail

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter
Просмотров: 447