Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
С кан и р о ван и е и ф ор м ати рован и е: Я н ко С лава (Б и б ли о тека Fort/Da) ||
[email protected] ||
[email protected] || http://yanko.lib.ru || Icq# 75088656 || Б и б ли о тека: http://yanko.lib.ru/gum.html || Н ом ер а стр ан и ц - вверх у . Э лектр о н н о е о главлен и е в ко н ц е эл.кн и ги . Б ез зам ен ы : font Cambria Math: M⊙ н а M () update 29.08.06
Μ . П .Х в ан
О т Б о л ь ш о го в зр ы в а д о уско р ен н о го р асш и р ен и я О т кв ар ко в д о суп ер стр ун
URSS М ОСКВА
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
1
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
2
Б Б К 22 .6 87 .22 Х в ан М ак си м П етр ов и ч Н еи стов ая В сел ен н ая : О т Б ол ь ш ого в зр ы в а до уск ор ен н ого р асш и р ен и я , от к в ар к ов до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2006. — 408 с.
ISBN 5-9710-0059-4 К н и га «Н еи стовая В селен н ая» состои т и з трех разд елов и восьм и глав. В п ервом разд еле — «О т части ц к су п ерстру н ам » — рассм атри ваю тся п роб лем ы рож д ен и я н аш ей В селен н ой в резу льтате Б ольш ого си н гу лярн ого взры ва и рекон стру кц и и локальн ы х кали б ровочн ы х теори й в ф и зи ке элем ен тарн ы х части ц (Ф Э Ч ); н еоб ход и м ость п ереход а от ф и зи ки части ц к теори и су п ерстру н объ ясн яется тем об стоятельством , что стан дартн ая м од ель Ф Э Ч оставляет в сторон е грави тац и он н ое взаи м од ей стви е. В о втором разд еле — «О т звезд к черн ы м д ы рам » — п од р об н о и сследу ется ф и н альн ая стад и я эволю ц и и звезд — б елы х карли ков, н ей трон н ы х звезд , черн ы х д ы р, сверхм асси вн ы х черн ы х д ы р в яд рах акти вн ы х галакти к, а такж е квазаров. В третьем разделе — «О т тяготен и я к ан ти тяготен и ю » — и сследу ется откры ти е в сам ом кон ц е п рош лого века (в 1998-1999 гг.) косм и ческого вакуум а как ан ти грави тац и и , которая является п ри чи н ой у скорен н ого расш и рен и я н аш ей В селен н ой . А н али з ф у н д ам ен тальн ы х н ау чн ы х д ости ж ен и й в ф и зи ке части ц , астроф и зи ке и косм ологи и сд елан через м етод ологи ческу ю п ри зм у н ели н ей н ой д и н ам и ки с п ом ощ ью таки х категори й , как эн троп и я, д и сси п ац и я и д и сси п ати вн ы е стру кту ры ; хаос и п оряд ок, ту рбу лен тн ость и аттракторы (стран н ы е и ф рактальн ы е); б и ф у ркац и я и катастроф а и т.д. К н и га вы зовет и н терес как у ф и лософ ов и сп ец и али стов естествен н о -н ау чн ы х д и сц и п ли н , так и у ш и рокого кру га чи тателей .
Т екст о п уб ли ко ван в авторско й р ед акц и и . О О О «Л Е Н А Н Д ». 11 731 2, г. М о сква, п р -т 60 -лети я О ктяб ря, д . 11 А , стр . 11 . П од п и сан о к п еч ати 10 .0 2.2 006 г. Ф орм ат 70х 1 00 /16 . Т и р аж 2 000 экз. П еч . л. 2 5,5 . З ак. № 124 . О тп еч атан о с готовы х д и ап ози ти во в в П Ф «П о ли гр аф и ст». 160 001 , г. В о ло гд а, ул. Ч елю ски н ц ев, 3 . © М . П . Х ван , 2006
ISBN 5-9710-0059-4
Д И С Т Р И Б Ь Ю Т О Р н ау чн ой И У Ч Е Б Н О Й Л И Т Е Р А Т У Р Ы E-mail:
[email protected] Т ел./ф акс: 7 (495) 135 -42-16 Т ел./ф акс: 7 (495) 135 -42-46 К аталог и зд ан и й в И н терн ете:
URSS http://URSS.ru
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
3
О гл авл ен и е
В в ед ен и е ............................................................................................................ 5 Р азд ел I О т ч асти ц к суп ер стр ун ам Г лава 1 . Р ож ден и е В сел ен н ой и м одел и ................................................................... § 1 . В селен н ая А .Ф р и д м ан а .................................................................... 8 § 2 . Б о льш о й взр ы в гор яч ей В селен н о й Г ам ова ................................... 26 § 3 . Э н тро п и й н о -турб улен тн ая ко см о ло ги я И . П р и го ж и н а ................. 43 § 4 . С и н гулярн ая ко см о ло ги я ................................................................. 45 § 5 . И н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й ................................................... 54 § 6 . Б ар и о н н ая м атер и я как ан ти ко ллап си р ую щ ая м атери я ................ 64
8
Г лава 2 . Р ек он стр ук ц и я к ал и бр ов оч н ы х теор и й в Ф Э Ч ...................................... 75 § 1. Э лектро слаб ая тео р и я....................................................................... 75 § 2 . Р еко н струкц и я К Х Д (кван то во й х ром о д и н ам и ки ) ........................ 85 § 3. Т еор и я Б ольш о го об ъ ед и н ен и я (Т Б О ) ............................................. 109 § 4. А си м м етри я В селен н о й ..................................................................... 127 Г лава 3 . Т еор и я суп ер стр ун к ак теор и я в сего сущ его (TBC) ............................... 147 § 1. Т еор и я всего сущ его (TBC) ............................................................. 147 § 2. Н еоб хо д и м о сть п ер еход а о т ч асти ц к суп ер стр ун ам ...................... 158 § 3 . А м б и ц и о зн о сть суп ер стр ун н ы х теор и й .......................................... 175 § 4. Ф и ло со ф и я суп ер стр ун н о й тео р и и .................................................. 181 Р азд ел II О т зв езд к чер н ы м д ы р ам Г лава 4 . Б ел ы е к ар л и к и .............................................................................................. 191 § 1 . Б елы е карли ки ................................................................................... 191 Г лава 5 . П ул ьсар ы к ак н ей тр он н ы е зв езды ............................................................ 200 § 1 . П ульсар ы как н ей тро н н ы е звезд ы ................................................... 200 а. В зры в свер хно вой … … … 200 б .Н ейт ро нны е звезд ы … … . 206
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
4
4
в. П ульсар ы ......................................................................... 209 г. Н ейт ро нное вещ ест во как свер хплот ное в ж и д кой сф ер е… .. 212 § 2. Э кстр ем альн ы е со сто ян и я вещ ества (Э С В ) .................................... 219 § 3 . В и д ы п роявлен и я н ей тро н н ы х звезд ............................................... 223 а. Б арст ер ы ........................................................................ 223 б .Р ент гено вски е п ульсар ы ................................................. 232 в.Р адиоп ульсар ы ................................................................. 236 Г лава 6 . Ч ер н ы е ды р ы ................................................................................................ 245 § 1 . О б щ ая тео р и я отн о си тельн о сти (О Т О )........................................... 245 § 2. М од ели ч ер н ы х д ы р .......................................................................... 249 а . Ш вар ц ш и льд о вска я м о д ель ка к сф ери чески -сим м ет р ичная и ст ат и ческа я черная д ы р а 249 б . М одель Н ью м ена — К ер ра ка к за ряж енная и вр а щ аю щ аяся чер ная ды ра ..................................................................................... 251 в. Т еор ем а П енро уза ........................................................... 256 г. Т еор ем а Х оки нга ............................................................. 259 § 3 . Г р ави тац и о н н ы й р ад и ус как гор и зо н т со б ы ти й ............................ 262 § 4 . З ако н ы ф и зи ки ч ер н ы х д ы р ............................................................. 272 § 5 . В н утр ен н ее п о д о б и е зако н о в ф и зи ки ч ер н ы х д ы р и тер м о д и н ам и ки ................................................................................................................... 280 § 6 . Э ф ф ект Х о ки н га ............................................................................... 286 Р а зд е л III О т тя го тен и я к ан ти тя го тен и ю Г лава 7 . К р уп н ом асш табн ая стр ук тур а В сел ен н ой (К М С ) .................................. 298 § 1. Г алакти ки .......................................................................................... 300 § 2 . Н ели н ей н о сть эво лю ц и и В селен н о й ............................................... 306 § 3. С ко п лен и я галакти к ........................................................................... 316 § 4 . О ткр ы ти е кр уп н ом асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й и свер х ско п лен и я ................................................................................................................... 323 § 5 . «Т ем н ая м атер и я» ............................................................................. 330 § 6 . Б о льш ое сж ати е ................................................................................ 345 Г лава 8 . В сел ен н ая к ак еди н ств о в ещ еств ен н ой и к осм и ч еск и в ак уум н ой сф ер ........................................................................................................................................ 359 § 1 . К о см и ч ески й вакуум как ан ти тяго тен и е ........................................ 359 § 2 . В ещ ествен н ая ко см и ч еская сф ер а В селен н о й ............................... 371 § 3 . А н ти тяготен и е как вакуум н ая сф ер а В селен н о й ........................... 376 § 4 . У скор ен н о е р асш и р ен и е В селен н о й ............................................... 385 § 5 . Д и н ам и ка р асш и р ен и я В селен н о й .................................................. 388 З акл ю ч ен и е … … … … .. 400 Л и тер атур а … … … … … .402 Э п и л о г … … … … … … … .407
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
5
С лю б овью п освящ аю м о ей ж ен е Т ам ар е, д етям А н ато ли ю и Т атьян е, вн уч кам Н и со и М ух ар ам . Б ла го да рны й М а кси м , п апа , д ед уш ка
В в еден и е
В о втор о й п оло ви н е Х Х века в ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц , астр о ф и зи ке и ко см о ло ги и б ы ли сд елан ы вели ки е о ткры ти я. В ф и зи ке ч асти ц б ы ло о сущ ествлен о Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е тр ех взаи м о д ей стви й — электром агн и тн ы х , слаб ы х и си льн ы х квар к-глю о н н ы х ц ветн ы х ; в астро ф и зи ке д о сти гн уто сущ ествен н о е п р оясн ен и е ф и н альн о й стад и и эво лю ц и и звезд — б елы е кар ли ки , п ульсар ы как н ей тр о н н ы е звезд ы , ч ер н ы е д ы р ы , а такж е сверхм асси вн ы е ч ерн ы е д ы р ы в яд рах акти вн ы х галакти к; в ко см о ло ги и о ткр ы ти е ко см и ч еско го вакуум а с ан ти гр ави тац и ей в сам ом ко н ц е п р ош лого века (199 8 -1 999 ) стало вы д аю щ и м ся со б ы ти ем : ко см и ч ески й вакуум как ан ти гр ави тац и я является ф и зи ч еско й п р и ч и н о й уско р ен н о го и б еско н еч н о го р асш и р ен и я В селен н о й . П р и всех р ево лю ц и о н н ы х д о сти ж ен и ях в ф и зи ке ч асти ц , астр о ф и зи ке и ко см о ло ги и о стаю тся н ереш ен н ы м и ф ун д ам ен тальн ы е п р об лем ы ф и ло со ф и и и естествен н ы х н аук: 1) Б о льш о е об ъ ед и н ен и е как стан д артн ая м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц (Ф Э Ч ) о ставляет в сторо н е о т о б ъ ед и н и тельн о го п ро ц есса гр ави тац и ю ; 2) О б щ ая тео р и я о тн о си тельн о сти (О Т О ) Э й н ш тей н а как класси ч еск ая тео р и я н еи зб еж н о п р и вод и т к си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах как то ч ке б еско н еч н ой п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен и я вн утр ь п р остр ан ства-врем ен и ; 3) н е вы ясн ен а и н е п о н ята п р и ро д а н и «тем н о го вещ ества», н и ко см и ч еского вакуум а как ан ти тяго тен и я. П оэто м у в д ан н о й р аб о те вы д ви н уто п р ед п о лож ен и е, ч то на ультр ам и кро ско п и ч еском ур о вн е кван то вы х ф луктуац и й и п р и п лан ко вско м м асш таб е д ли н ы lpl= 10-33 см ф ун д ам ен тальн о й теор и ей м о ж ет стать теор и я суп ер стр ун как о сн ово п о лагаю щ ая д ля р еш ен и я п р об лем ы гр ави тац и и си н гуляр н о сти , п р и ро д ы «тем н о го вещ ества» и д р . С д р уго й стор о н ы , в о б ласти естествозн ан и я п р о и сх од и т со зд ан и е н ово й н ели н ей н о й д и н ам и ки , вклю ч аю щ ей теор и ю х ао са Э . Л о р ен ц а, си н ер гети ку как тео р и ю сам оор ган и зац и и Г . Х акен а и И . П р и го ж и н а и ф р актальн ую гео м етр и ю Б ен у а М ан д ельб р ота. Р о ж д ен и е В селен н о й в р езультате Б о льш о го взры ва, ее стан о влен и е и эво лю ц и я в м и кро зер н и сты х , м елко зер н и сты х и кр уп н озер н и сты х стр уктур н ы х об р азо ван и ях являю тся п о сути сво ей н ели н ей н ы м и п р о ц ессам и , связан н ы м и с б и ф ур кац и о н н ы м и катастр о ф ам и , х ао сом и п о ряд ком , турб улен тн о стью и аттр актор ам и (стр ан н ы м и и ф р актальн ы м и ), д и сси п ац и ей и д и сси п ати вн ы м и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
6
6
стр уктур ам и , си м м етр и ей , аси м м етр и ей и сп о н тан н ы м н ар уш ен и ем си м м етр и и (С Н С ), ко ллап со м , р еко ллап со м и ан ти ко ллап со м , си н гуляр н о стью , Б о льш и м взр ы вом и Б ольш и м сж ати ем . В н асто ящ ей кн и ге п р ед п р и н ята п оп ы тка ф и ло со ф ско го о см ы слен и я и п о н и м ан и я зн ач и м о сти и см ы сла вели ки х д о сти ж ен и й и о ткр ы ти й в ф и зи ке ч асти ц , астро ф и зи ке и ко см о ло ги и н а о сн о ве и д ей , п р и н ц и п о в и зако н о в н ели н ей н о й д и н ам и ки . С овр ем ен н о е ф и ло со ф ско е п р оясн ен и е и о см ы слен и е эти х д о сти ж ен и й во зм о ж н о и о сущ естви м о ч ер ез м ето д о ло ги ч ескую п р и зм у н ели н ей н о й д и н ам и ки (р и с. 1). В р азд еле II «О т звезд к ч ер н ы м д ы рам » в ф и ло со ф ско м асп екте и сслед уется ф и н альн ая стад и я эво лю ц и и звезд — б елы х кар ли ков, н ей тр о н н ы х звезд , ч ер н ы х д ы р (звезд н ы х ) и свер хм асси вн ы х ч ер н ы х д ы р в яд р ах акти вн ы х галакти к. П о казан а д о м и н и р ую щ ая и р еш аю щ ая р о ль ко ллап са как катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я.
Р и с. 1
К н и га со сто и т и з тр ех р азд ело в. В р азд еле I «О т ч асти ц к суп ер стр ун ам » р ассм атр и вается п ро б лем а б ар и о н н ой м атер и и : о сущ ествлен а ф и ло со ф ская р еко н стр укц и я теор и и б ар и о н н о й м атер и и — электро слаб о й , К Х Д (кван тово й х ром о д и н ам и ки ) и стан д артн о й м о д ели Ф Э Ч — и п од ч ер кн ута о сн о во п о лагаю щ ая р о ль си м м етри и и сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и (С Н С ) как ф ун д ам ен тальн ы х си стем оо б р азую щ и х и структур оо б р азую щ и х п р и н ц и п о в в п остроен и и всех теор и й б ар и о н н о й м атер и и . В р азд еле III «О т тяго тен и я к ан ти тяго тен и ю » и сслед уется кр уп н ом асш таб н ая стр уктур а В селен н о й , со стоящ ей и з гал акти к, ско п лен и й галакти к и сверх ско п лен и й . П од ч ер кн ута ан ти н о м и ч н о сть кр уп н ом асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , котор ая п р о является, с о д н о й сторон ы , в уд ален и и галакти к и и х ско п лен и й д р уг о т д р уга, а с д р уго й — в и х сб ли ж ен и и , о п р ед еляем ом ло кальн ы м гр ави тац и о н н ы м п олем , и н д и като ро м ко то ро го является п екуляр н ая скоро сть. К н и га закан ч и вается р ассм о тр ен и ем п р об лем ы ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей как ф и зи ч еско й п р и ч и н о й уско р ен н о го и б еско н еч н о го р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й . О сн о вн ы м и и д еям и кн и ги являю тся: 1) зам ен а ф и ло со ф и и ч асти ц ф и ло со ф и ей суп ер стр ун ; 2) и д ея м н о ж ествен н о сти вселен н ы х и о тказ о т и д еи ед и н ствен н о сти н аш ей В селен н о й во всем м и ро зд ан и и как М ега-В селен н о й ; 3) зам ен а ли н ей н о й тр ад и ц и он н о й ф и ло соф и и н ели н ей н о й ф и ло со ф и ей , о сн о ва н н о й н а н о вом катего р и альн о м ап п арате суп ер п ри н ц и п о в, суп ер зако н о в и суп ер катего ри й , вы текаю щ и х и з ф и ло соф ско го п о н и м ан и я и о см ы слен и я вели ки х д о сти ж ен и й в ф и зи ке ч асти ц , астро ф и зи ке и ко см о ло ги и ч ер ез м етод о ло ги ч ескую п р и зм у н ели н ей н о й д и н ам и ки — теор и и х ао са, си н ер гети ки и ф р актальн ой гео м етр и и . В ы р аж аю глуб о кую б лаго д ар н о сть автор ам -уч ен ы м , тр уд ы ко торы х служ и ли д ля м ен я вд ох н о вляю щ и м и сти м ули р ую щ и м и сто ч н и ком в ф и ло со ф ско м о см ы слен и и ф ун -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
7
7
д ам ен тальн ы х п р об лем в ф и зи ке ч асти ц , астро ф и зи ке, ко см о ло ги и , а такж е в н ели н ей н о й д и н ам и ке теор и и х ао са, сам оор ган и зац и и и ф р актальн о й гео м етр и и : С ти вен у Х о ки н гу, Р о д ж еру П ен ро узу, Б р ай ан у Г р и н у, С ти вен у В ай н б ер гу, Ш елд о н у Г лэш о у, М ю р р ею Г елл -М ан н у, Я . Б . З ельд о ви чу , И . Д . Н ови ко ву, А . А . С тар об и н ском у, Л . Б . О к ун ю , М . В . С аж и н у, Ю . М . Ч ер еп ащ уку, А . Д . Ч ер н и н у, И . Р . П р и го ж и н у , Г ерм ан у Х акен у, Б ен уа М ан д ельб р оту и м н о ги м д р уги м . Т акж е вы р аж аю п р и зн ательн о сть р екто р у Р У Д Н п р о ф . В . М . Ф и ли п п о ву, п р ор екто р у п р о ф . А . П . Е ф р ем о ву, д екан у ф акультета гум ан и тар н ы х и со ц и альн ы х н аук п р о ф . Н . С . К и р аб аеву, зав. каф ед рой о н то ло ги и и теор и и п о зн ан и я п р о ф . В . М . Н ай д ы ш у за п р ед о ставлен н ы е м н е п рекр асн ы е усло ви я д ля твор ч еско й р аб оты н ад кн и го й . О соб ую п р и зн ательн о сть хо ч у вы р ази ть Н и н е С ам б у за ее п р о ф есси о н альн ы й н аб о р в теч ен и е п яти лет м о ей р аб о ты и тер п ен и е в р азгад ке м о и х п о ч ерко в кар акулей . Э та кн и га является такж е р езультатом б о лее ч ем сор о калетн его ч тен и я сп ец кур са п о «П ро б лем ам си м м етр и и (и С Н С ) в ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц » студ ен там -вы п ускн и кам 5 -го кур са — ф и зи кам , м атем ати кам и х и м и кам — ф акультета ф и зи ко -м атем ати ч ески х и естествен н ы х н аук Р о сси й ско го ун и вер си тета д р уж б ы н аро д о в.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
8
Р аздел I. О Т Ч А С Т И Ц К С У П Е Р С Т Р У Н А М
Б о льш о й взр ы в Г ам о ва — сам ы й д р аго ц ен н ы й кам ен ь в кор он е со вр ем ен н о й ко см о ло ги и . В аж н ы н е вещ и , а п р и н ц и п ы си м м етр и и . Н о белевский ла ур еат С . В ай нб ер г С ущ н о сть м атер и и н е в стаб и льн о сти , а в н естаб и льн ости . Н о белевский ла ур еат Ш . Г лэш о у
Г л ав а 1. Р ож ден и е В сел ен н ой и м одел и § 1. В сел ен н ая А . Ф р и дм ан а П ро б лем а рож д ен и я В селен н о й — и звечн ая ф и ло со ф ская п ро б лем а, ко то р ая уж е н еско лько веко в стала н ауч н о й , ф и зи ко -м атем ати ч еско й п ро б лем о й . Р о ж д ен и е В селен н о й — это н е то лько ф и ло со ф ская и н ауч н ая ф и зи ко -ко см о ло ги ч еская п р о б лем а: рож д ен и е В селен н о й — п р об лем а ун и кальн о го ч еловеч еско го м ы ш лен и я и б ы ти я. П о этом у о н а и б ы ла ф ун д ам ен тальн ы м о б ъ екто м п р и стальн о го вн и м ан и я м и ф о ло ги и и р ели ги и . В селен н ая, ее ро ж д ен и е и стан овлен и е б ы ли всегд а в ц ен тр е вн и м ан и я как арх аи ч н ы х лю д ей , так и лю д ей Д р евн его В о сто ка (И н д и я и К и тай ), а такж е гр еко в в ан ти ч н о м м и р е. М о ж н о п р о сто зд есь ко н стати ро вать то т ф акт, ч то в м и ф ах и в р ели ги о зн ы х уч ен и ях н аро д ов Д р евн его м и р а В о сто ка и З ап ад а всегд а в ц ен тр е и н туи ц и и и р азм ы ш лен и я сто ял во п ро с о р о ж д ен и и (и ли творен и и ) В селен н о й (К о см о са — н еб а и З ем ли ). Н е вхо д я зд есь в д ли тельн о е р ассм о трен и е м и ф о логи ч ески х п р ед ставлен и й о р о ж д ен и и В селен н о й , м о ж н о п о д ч ер кн уть след ую щ ее: во всех м и ф ах н аро д ов м и р а всех ко н ти н ен то в (А зи я, А ф р и ка, А м ер и ка, А встр али я, Е вро п а, С р ед и зем н ом ор ье и т. д .)
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
9
9
н аб лю д ается уд и ви тельн ая п о втор яем о сть п р и всех сп ец и ф и ч ески х ф орм ах п р о явлен и я д ух о вн о го н ачала как м и ф о ло ги ч еско го п р о зр ен и я о р о ж д ен и и (и ли твор ен и и ) В селен н о й . К ак о тм еч ает М и рч а Э ли ад е в сво и х м н о гоч и слен н ы х тр уд ах п о м и ф о ло ги и и и стор и и р ели ги й всех н аро д о в м и р а, в м и ф ах и р ели ги о зн ы х во ззр ен и ях всех н аро д о в всех ко н ти н ен то в ц ен тр альн ы м об ъ ектом и х и н туи ти вн о го и м и сти ч еско го п р о зр ен и я и о ткро вен и я б ы л во п р о с о ро ж д ен и и (и ли твор ен и и ) В селен н о й : р о ж д ен и е (и ли тво р ен и е) В селен н о й б ы ло клю ч евы м во п ро сом м и ф о ло ги и и р ели ги и . П о чем у во п р о с о В селен н о й б ы л д ля н и х клю ч евы м ? П о то м у ч то во п р о с о р о ж д ен и и В селен н о й д ля арх аи ч н ы х лю д ей как н о си телей м и ф а н е б ы л п р еж д е всего ко см о ло ги ч ески м , а ан тр о п о ло ги ч ески м : о н б ы л ан тр оп о ло ги ч ески м , т. е. см ы сло об разую щ и м ч ело веч еско е б ы ти е во п р о сом . К о см о с д ля н и х б ы л об ъ е кто м сам о п о зн ан и я, сам о о п р ед елен и я и сам о утверж д ен и я в м и р е х ао са и н ео п р ед елен н о сти . Т ак, М и р ч а Э ли ад е в сво и х тр уд ах п о казы вает н а о сн о ве и сслед о ван и я ко ло ссальн о го м н о ж ества сви д етельств, и сто ч н и ко в, си м во ло в, р и туало в, и н и ц и ац и и , п о свящ ен и я и т. д ., что во п р о с о ро ж д ен и и (и ли твор ен и и ) В селен н о й у всех н аро д о в тр ад и ц и о н н о й культур ы б ы л во п р о сом см ы слоо б р азую щ и м , т. е. он и м ел д ля н и х п р еж д е всего н е п о зн авательн о -и сти н н ы й см ы сл, а п о зн авательн о -ц ен н о стн ы й х ар актер. И м ен н о п о этом у м ы сч и таем за М и р ч ей Э л и ад е, ч то воп р о с о р о ж д ен и и В селен н о й д ля м и ф о ло ги ч ески м ы слящ и х арх аи ч н ы х лю д ей б ы л во п ро со м п р еж д е всего н е ко см о ло ги ч ески м , а ан тро п о ло ги ч ески м . А рх аи ч н ы е лю д и в К осм о се и скали о п ор у д ля сам оо п р ед елен и я и сам о утвер ж д ен и я в этом м и р е х ао са и н еоп р ед елен н о сти . С о врем ен н ая п о стан о вка во п ро са о р о ж д ен и и В селен н о й п р и н ц и п и альн о о тли ч ается от его м и ф о ло ги ч еско й п о стан о вки : со вр ем ен н ая п о стан о вка во п ро са о р о ж д ен и и В селен н о й есть н ауч н о -ко см о ло ги ч еская и ф и зи ч еская п р об лем а п о и ска н е ц ен н о стн о го см ы сла, а и сти н н о -п о зн авательн о го зн ан и я о р о ж д ен и и В селен н о й . О д н ако это н и в како й м ер е н е озн ач ает и н е м о ж ет о зн ач ать, что со вр ем ен н ы х уч ен ы х (ф и зи ки -астро н ом ы и ко см о ло ги -ф и зи ки ) н е и н тер есует п р о б лем а ц ен н о стн о го см ы сла в п о зн ан и и м и р о устро й ства: со вр ем ен н ая астр о ф и зи ка и ко см о ло ги я элем ен тар н ы х ч асти ц сво ей н ап р авлен н о стью н ац елен ы , п р еж д е всего , н а р еш ен и е ч и сто н ауч н о -и сслед о вательски х зад ач и п р об лем в п ои сках и сти н н о го зн ан и я и сслед уем ы х вещ ей во В селен н о й . А в ч ем см ы сл и зад ач а ф и ло соф и и ? С м ы сл и зад ач а ф и ло со ф ско го р ассм о тр ен и я со сто ят в том , ч то б ы н а о сн о ве ф и ло со ф ско го о см ы слен и я н ауч н о й и сти н ы р о ж д ен и я В селен н о й п о н ять ц ен н о стн ы й см ы сл ч ело веч еско го б ы ти я в это м м и ро устро й стве ко см о са и со ц и ум а: ф и ло со ф ско е зн ач ен и е п р о б лем ы р о ж д ен и я В селен н о й заклю ч ается в и н тер п р етац и и и сти н н о го н ауч н о го зн ан и я о ро ж д ен и и В селен н о й и в п о и сках ц ен н о стн о го см ы слоо б р азую щ его ч ело веч еско е б ы ти е ф ен о м ен а: ф и ло со ф и я есть и н тер п р етац и я зн ач и м о сти и п о н и м ан и я ц ен н о сти и см ы сла н ауч н о й и сти н ы . С о вр ем ен н ая ф и ло со ф и я н е д о лж н а п р етен д овать н а ед и н о ли ч н о е д о б ы ван и е н ауч н о й и сти н ы : ее зад ач а н е в п о луч ен и и ее, а в стро го м и сто лкован и и (т. е. и н тер п р етац и и ) ее, в р аскр ы ти и и устан о влен и и о б щ его ф и ло со ф ско го см ы сла и сти н н о го н ауч н о го зн ан и я: со вр ем ен н ая ф и ло со ф и я н е д о лж н а п р етен д о вать н а р оль н ауч н о го м ы ш лен и я и п о зн ан и я н ауч н о й и сти н ы . У н ее сво й со б ствен н ы й р акур с в п о зн ан и и ее: о н заклю чается в устан о влен и и и р аскры ти и зн ач ен и я (ф и ло со ф ско го), п о н и м ан и и см ы сла и ц ен н о сти н ауч н ы х и сти н д ля ч ело веч еско го б ы ти я в это м м и ро устрой стве ко см о са, б и о сф еры и н о о сф ер ы . М н е п р ед ставляется, такая р о ль со вр ем ен н о й ф и ло со ф и и н и с-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
10
10
ко лько н е д о лж н а ум алять все вели ч и е ф и ло со ф и и как м и р о п о н и м ан и я, м ы ш лен и я и п о зн ан и я: см ы сл ч ело веч еско го б ы ти я заклю ч ается в п о н и м ан и и и сти н ы и ц ен н о сти в и х взаи м о д о п о лн и тельн о сти и ед и н стве. Б езусло вн о , п о д ц ен н о стью м ы п о н и м аем сам ы е р азли чн ы е ф о рм ы ц ен н о сти — м ор альн о -н р авствен н ы е, экзи стен ц и альн ы е (ч есть, сво б од а, со весть, д о сто и н ство, лю б овь и т. д .), р ели ги о зн ы е, эстети ч ески е, х уд о ж ествен н ы е, а такж е со ц и альн ы е, п о ли ти ч ески е, эко н о м и ч ески е и т. д . О д н и м сло во м , п о д ц ен н о стью м ы п о н и м аем сам ы й ш и ро ки й сп ектр д ухо вн ы х и м атер и альн ы х ц ен н о стей , со зд ан н ы х чело веч ески м д ух ом , эн ер ги ей и си ло й и со зд аваем ы х лю д ьм и сво и м тр уд ом , р азум о м и во лей . А р азве и сти н а н ауки сам а п о себ е н е ц ен н а? И сти н а н ауки такж е ц ен н а: о н а и м еет в ко н еч н о м сч ете ц ен н о стн ы й см ы сл. П о этом у все, ч то м ы р ассм атр и ваем в н аш ей р аб о те — н ауч н ая и сти н а, и п о том у о н о является и п р ед м етом и ф и ло со ф ско го р азм ы ш лен и я, и р азум а. П о сле о ко н ч ательн о го ф о р м ули р о ван и я о б щ ей тео р и и о тн о си тельн о сти (19 15 ) А . Э й н ш тей н п о стро и л н а о сн о ве О Т О ко см о ло ги ч ескую м од ель В селен н о й (19 17): В селен н ая Э й н ш тей н а б ы ла стац и о н ар н о й . В ц ело м В селен н ая Э й н ш тей н а н ах о д и лась в стати ч еском , н еп о д ви ж н о м со сто ян и и : о н а н е р асш и ряла сь и н е эво лю ц и о н и ро вала в ц елом , хо тя вн утр и н ее п р о и схо д ят и м о гут п ро и схо д и ть каки е то д ви ж ен и я и и зм ен ен и я. Т ако вы м б ы ло р еальн о е п оло ж ен и е в ко см о ло ги и д о н ач ала д вад ц аты х го д о в Х Х в., эта ко см о ло ги ч еская стац и о н ар н о сть эй н ш тей н о вско й В селен н о й б ы ла п о д вер гн ута м о ло д ы м лен и н гр ад ски м ф и зи ко м -м атем ати ком А . А . Ф р и д м ан о м р ево лю ц и о н н о м у п ер есм о тр у: в сво и х статьях в 19 22 -1 924 гг. А . Ф р и д м ан о б о сн о вал сво е уч ен и е о р асш и р ен и и и эво лю ц и и В селен н о й . С тац и о н ар н о сть о зн ач ает о тсутстви е си стем ати ч ески х д ви ж ен и й кр уп н о м асш таб н ы х и кр уп н о зер н и сты х стр уктур н ы х о б р азо ван и й В селен н о й , т. е. си стем ати ч ески х д ви ж ен и й галакти к. В то ро е о б стоятельство , н а ч то м ы об р ати м вн и м ан и е, — В селен н ая д е С и ттер а: В селен н ая д е С и ттер а есть п усто е п р о стран ство В селен н о й . О тли ч и е ф р и д м ан овско й В селен н о й от В селен н о й д е С и ттер а заклю ч ается в том , ч то о н а н ап о лн ен а вещ еством . И так, В селен н ая Ф р и д м ан а есть В селен н ая, зап о лн ен н ая м атер и ей и р асш и р яю щ аяся. П оэтом у суд ьб а ф р и д м ан о вско й В селен н о й н ах о д и тся в зави си м о сти о т п ло тн о сти вещ ества в о В селен н о й и ско ро сти ее р асш и р ен и я. В о зм о ж н ы зд есь тр и сц ен ар и я эво лю ц и и ф р и д м ан о вско й В селен н о й : 1. К = 0 , т. е. кр и ви зн а п ро стр ан ства В селен н о й р авн а н улю , то гд а эво лю ц и я ее в д альн ей ш ем б еско н еч н а: п р о стр ан ство , кр и ви зн а ко то ро го р авн а н улю , есть евкли д о вско е п р о стр ан ство , т. е. п ло ско е. 2. К о гд а К < 0, т. е. кр и ви зн а п р о стр ан ства м ен ьш е н уля, т. е. о тр и ц ательн ая кр и ви зн а п ро стр ан ства В селен н о й : то гд а б ескон еч н о б уд ет п р о д о лж аться р асш и р ен и е В селен н о й . О тр и ц ательн ая кр и ви зн а п р остр ан ства есть п р о стр ан ство сед ло об р азн ое. Т аки м о б р азом , п р и кр и ви зн е п р о стр ан ства, р авн о й н улю , и п р и о три ц ательн о й кр и ви зн е эво лю ц и я В селен н о й б уд ет п ро д о лж аться б еско н еч н о. 3. К о гд а К > 0 , т. е. п о лож и тельн ая кр и ви зн а п р о стр ан ства В селен н о й . С уть п о ло ж и тельн ой кр и ви зн ы п р о стр ан ства заклю ч ается в том , ч то п р и п о ло ж и тельн ой кр и ви зн е, т. е. п р и п ло тн о сти вещ ества во В селен н ой , п р евосхо д ящ ей кр и ти ч еское зн ач ен и е сред н ей п ло тн ости м атер и и во В селен н о й , р асш и р ен и е В селен н о й
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
11
11
м о ж ет зам ед ли ться и в ко н ц е ко н ц о в остан о ви ться, а затем м о ж ет н ач аться сж ати е (т. е. ко ллап с) В селен н о й . С лед о вательн о , п о тр етьем у сц ен ар и ю м од ели ф ри д м ан о вско й В селен н о й р асш и р ен и е В селен н о й м ож ет см ен и ться сж ати ем , т. е. гр ави тац и он н ы м ко ллап со м . П оэто м у В селен н ая во звр ати тся к сво ем у и сх о д н о м у н ач алу Б о льш о го в зр ы ва, т. е. си н гуляр н о й то ч ке б еско н еч н о й п ло тн о сти вещ ества В селен н о й и и скр и влен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и .
М асш таби р ов ан и е С ам о стр уктур и ро ван и е В селен н о й п о д ч и н ен о ф р актальн о м у зако н у м асш таб и ро ван и я: о б р азо ван и е лю б о й стр уктур ы во В селен н о й — м и кро ско п и ч еско й , и ли м акр о ско п и ч еской , и ли кр уп н о м асш таб н о й ко см и ч еско й — п о д ч и н яется ф р актальн ом у зако н у м асш таб и р ован и я. М асш таб и ро ван и е как ф р актальн ы й зако н есть ф ун д ам ен тальн ы й зако н сам оор ган и зац и и и сам остр уктур и р ован и я м атер и и во В селен н о й . П р и этом м асш таб и ро ван и е м ы п о н и м аем н е то лько в п ро стр ан ствен н о м , н о и вр ем ен н о м см ы сле, т. е. и сх од и м и з ед и н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и как ц ело го . П оэто м у м асш таб и ро ван и е есть ед и н ы й п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н о й зако н сам оор ган и зац и и и сам о стр уктури р о ван и я м атер и и : лю б ая стр уктур а и п р о стр ан ствен н а, и вр ем ен н а. И н ы м и словам и , о н а п о сво ей сути и п р и р о д е п о д ч и н яется и п ро стр ан ствен н ом у, и вр ем ен н о м у м асш таб и ро ван и ю : м асш таб и р ован и е как п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н о й зако н всего сущ его во В селен н о й есть ф ун д ам ен тальн ы й и н ео тъ ем лем ы й сп о со б б ы ти я сам оор ган и зую щ ей ся и сам о стр уктур и р ую щ ей ся м атер и и . М атер и и как сам оор ган и зую щ ей ся и сам о стр уктур и р ую щ ей ся о б ъ екти вн о й ф и зи ч еско й р еальн о сти и м м ан ен тн о п р и сущ е вн утр ен н ее м асш таб и ро ван и е, ко тор о е является ф ун д ам ен тальн ы м зако н о м сп о со б а п ро стр ан ствен н о -вр ем ен н о го сущ ество ван и я всех и лю б ы х вещ ей как стр уктур н ы х ц ело стн ы х об р азо ван и й : б ез м асш таб и ро ван и я п о это м у н е сущ ествует и н е м о ж ет сущ ествовать н и сам о ор ган и зац и я, н и сам о стр уктури р о ван и е м атер и и воо б щ е: в сам о стр уктур и ро ван и и вещ ей всегд а и везд е уч аствует вели кая и н еун и ч то ж и м ая ф и ло со ф ская тр и ад а м атери и , п р о стр ан ства и вр ем ен и как ед и н о е и н еразр ы вн о е ц ело е. М и р элем ен тар н ы х ч асти ц м асш таб и ро ван то ч н о так ж е, как ато м ар н ы й м и р и м и р м о лекуляр н ы й , н о он и п о д ч и н яю тся сво и м со б ствен н ы м сп ец и ф и ч ески м зако н ом ер н о стям п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н о го м асш таб и ро ван и я как о б ъ екти вн ы м сп о со б ам и х сущ ество ван и я, ро ж д ен и я и ун и ч то ж ен и я. В м и р е элем ен тар н ы х ч асти ц сущ ествует тр и класса и х : 1) ко ро тко ж и вущ и е ч асти ц ы : к н и м о тн о сятся н естаб и льн ы е, б ы стр ор асп а д аю щ и еся стр ан н ы е ч асти ц ы ; 2) ви р туальн ы е, вр ем я ж и зн и ко то р ы х п о ряд ка 10 -24 с; 3) стаб и льн ы е, д о лго ж и вущ и е: к н и м о тн о сятся п р еж д е всего п ро то н , электро н и д р . М ы о стан о ви м ся то лько н а р ассм о тр ен и и п о след н и х , д о лго ж и вущ и х , ч асти ц — п р о то н а и электро н а, ф и ло со ф ско е зн ач ен и е ко тор ы х во всем м и ро зд ан и и В селен н о й тр уд н о п ер еоц ен и ть, и б о вещ ество во В селен н о й со сто и т и з 75 % ато м о в во д ород а и 2 3 % ато м о в гели я, ато м ы ко тор ы х со сто ят и з п ро тон о в и электро н о в: п ро то н ы и электро н ы — о сн о вн ы е ч асти ц ы , и з котор ы х со стоят ато м ы во д о ро д а и атом ы гели я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
12
12
П ро б лем а стаб и льн о сти п ро то н а — это о ч ен ь сло ж н ы й и п о ка д о ко н ц а н е р еш ен н ы й воп р о с. В о -п ервы х , стан д ар тн ая м о д ель Ф Э Ч — SU(5) — п р ед сказы вает во зм о ж н о сть р асп ад а п ро тон а. В ед ь п р об лем а стаб и льн о сти п ро то н а — это п ро б лем а стаб и льн о сти вещ ества во В селен н ой , п р об лем а стаб и льн о сти сам о й н аш ей В селен н о й ; во -втор ы х , п ро б лем а стаб и льн о сти п ро то н а — это оч ен ь тр уд н ая и сло ж н ая эксп ер и м ен тальн ая п р о б лем а ее п р о вер ки : в о д н о й то н н е вещ ества со д ер ж и тся 10 29 н укло н о в, и з н и х в течен и е 1 0 лет м о ж ет р асп ад аться то лько од и н п р о то н . П оэто м у соверш ен н о н еслуч ай н о то о б сто ятельство , ч то д о сего врем ен и в эксп ер и м ен тах н е уд ало сь ф и кси р о вать н и о д н о го случ ая р асп ад а п р ото н а, н есм отр я н а то , ч то п о и ски р асп ад а п р о то н а вед утся во м н оги х стр ан ах м и р а. В -тр етьи х , теор ети ч ески е м о д ели п р ед сказы ваю т вр ем я ж и зн и п р о то н а 1 0 32 с, а все эксп ер и м ен тальн ы е н аб лю д ен и я п о казы ваю т н ео б хо д и м о сть увели ч ен и я ср о ка ж и зн и п р о то н а ещ е н а тр и п о ряд ка — 1035 с. П оэто м у, как ви д и м , п ро стр ан ствен н о -вр ем ен н о й м асш таб как зако н ом ер н ы й сп о со б б ы ти я п ро то н а и м еет ф ун д ам ен тальн о е ф и ло со ф ско -м и р ово ззр ен ч еско е зн ач ен и е: с п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ы м м асш таб и р ован и ем связан о сам о м и ро п о н и м ан и е о стаб и льн о сти (и ли н естаб и льн о сти ) м атер и и воо б щ е и , след о вательн о , В селен н ой . В и д и м о, н аш е сч астье, ч то п р о то н является «д о лго ж и телем » во В селен н о й : о н является о сн о вн ы м стро и тельн ы м м атер и алом ви д и м о го вещ ества (т. е. б ар и о н и ч еско й м атер и и как ви д и м о й , светящ ей ся). М ы уж е н е го во р и м , каки м яд ер н ы м то п ли вом является п ро тон д ля тер м о яд е р н ы х п ро ц ессо в, п р о и сх од ящ и х в н ед р ах звезд в яд ер н о м ко тле: в н ед р ах н аш ей звезд ы С олн ц а еж есекун д н о 6 00 τ во д ор о д а п р евр ащ ается в гели й . А в б о лее м асси вн ы х звезд ах , ч ем н аш е С о лн ц е, еж есекун д н о м и лли о н ы то н н вод оро д а п р евр ащ аю тся в гели й . В н ед р ах звезд п о д д ей стви ем си лы тяго тен и я п р и тем п ер атур е, д о сти гаю щ ей б о лее 10 м и лли о н о в гр ад усов, атом ы во д о ро д а р азр уш аю тся, и п ро и сх од ят сто лкн о вен и я п р о то н а с электро н ом , кото р ы е п о ро ж д аю т н ей тро н , р асп ад аю щ и й ся н а электрон и электро н н о е ан ти н ей тр и н о, ко тор ы е, зах вати в ч асть эн ер ги и , ср азу ж е п о ки д аю т звезд у: p + е --> n0 + е + vc. Э ти р еакц и и зам еч ательн ы тем , ч то в н и х уч аствую т, так и ли и н ач е, все ч еты р е ти п а взаи м о д ей стви й : 1) си ла гр ави тац и и ; 2) си льн о е взаи м о д ей стви е (как ад ро н н о е, так и квар к -глю о н н о е); 3) слаб о е взаи м од ей стви е как р асп ад н ей тр он а и о б р азо ван и е н ей тр и н о ; 4) электро м агн и тн о е взаи м о д ей стви е — е. Т ако во ф и лосо ф ско -м и ро во ззр ен ч еско е зн ач ен и е п ро стр ан ствен н о -вр ем ен н о го м асш таб а п р ото н а как сп о со б а его сущ ество ван и я, его р о ж д ен и я и ги б ели . В о д оро д и гели й уч аствую т в о б разован и и кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й : кр уп н о м асш таб н ы е газо вы е о б лака, как «б ли н ы », п о д д ей стви ем си лы тяго тен и я ф рагм ен ти р ую т (д ро б ятся) н а б о лее м елки е о б ъ екты (галакти ки ), ко торы е о б ъ ед и н яю тся в ско п лен и я и сверх ско п лен и я галакти к. С то ч ки зр ен и я ф р актальн о го м асш таб и ро ван и я важ н о и сущ ествен н о то , ч то эти «б ли н н ы е» газо вы е о б лака о б лад аю т яч еи сто й стр уктур о й , п о д о б н ой «п ч ели н ы м со там », н а стен ках ко тор ы х (т. е. «б ли н ах »), как о тм еч ает акад ем и к Я . Б . З ельд ови ч , со ср ед о то ч ен а б о льш ая д о ля вещ ества, а м еж д у «б ли н ам и » — тем н ы е п р о стр ан ствен н ы е п усто ты , п р и р о д а и сво й ства ко то р ы х о стаю тся загад о ч н ы м и и все ещ е н ер азгад ан н ы м и : «б ли н ы » о б лад аю т вы раж ен -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
13
13
н ы м п ро стр ан ствен н о -вр ем ен н ы м м асш таб о м (т. е. р азм ер н о стью ), тем н ы е п устоты , р азд еляю щ и е «б ли н ы », — такж е о п р ед елен н ы м п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ы м м асш таб ом . Ф р актальн о е м асш таб и рован и е н е тож д ествен н о п р о сто п р о стр ан ствен н о вр ем ен н о м у м асш таб у, а является он о б о лее глуб о ки м , всеоб щ и м п о н яти ем , уч и ты ваю щ и м все то н ки е д етали , и зви ли н ы , зи гзаги , ком ки и ком о ч ки и б угр ы , ко то р ы е в своей сло ж н о й со во куп н о сти со зд аю т п р екр асн ы е ф ор м ы кр асоты в м и р е, являю щ и еся п р ед м етом н аш его со зер ц ан и я и б еско р ы стн о го во сх и щ ен и я, ви д я верш и н ы го р и го р н ы е скали сты е х р еб ты -утесы , а такж е лан д ш аф т, в котор ом со ч етается зелен ая д о ли н а с леси сты м и д ер евьям и , п о лн о вод н ая р ека с ее и зви ли сты м и б ер егам и и скали сты м и утесам и , устр ем лен н ы м и в н еб еса, а такж е п о р то вы й го ро д м ор яко в и р ы б ако в, р асп о ло ж ен н ы й н а б ер егу этой п о лн о во д н ой и суд о хо д н о й реки , и т. д . П оэто м у ф р актальн о е м асш таб и р ован и е — р азм ер н ость п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ая, п ред ставляю щ ая всю п али тр у м н о го ц вети я кр асоты и со вер ш ен ства твор ен и й п р и р од ы во В селен н о й . Ф р актальн ая гео м етр и я М ан д ельб р о та н е то ж д ествен н а гео м етри ям Е вкли д а и Р и м ан а и н е сво д и м а к н и м : гео м етр и я Е вкли д а и ри м ан о вская гео м етр и я, п р и всей ф ун д ам ен тальн о й м атер и али сти ч еско й (а такж е ф и зи ч еской ) зн ач и м о сти , суть вели ки е и д еали зац и и , аб стр аги р ую щ и еся о т «м ело ч н ы х д еталей » — б угр о в, и зви ли н , ко м ков и ко м очко в, зи гзаго в и н еро вн о стей и т. д . Ф р актальн ая гео м етр и я М ан д ельб р о та в ф и ло соф ско м р акурсе б ли ж е к д ей стви тельн о й р еальн о сти , и б о о н а, с о д н о й стор он ы , сх ваты вает все «д етали » и «м ело ч и » твор ен и я п р и р од ы , а с д р уго й — ф и кси р ует, ч ер ез п р и зм у эти х зап утан н ы х д еталей и м ело ч ей твор ен и й п р и р о д ы , об щ ую ф ун д ам ен тальн ую зако н ом ер н о сть — м асш таб н о е сам о п од об и е явлен и й п р и р од ы как и н вар и ан т, р егуляр н о п о вто ряю щ и й ся п р и всей и зм ен ч и во сти ф ен о м ен ов во В селен н о й . М асш таб н о е сам о п о д о б и е (н е вн еш н ее, а вн утр ен н ее) как и н вари ан тн ая п о вто ряем о сть всех и лю б ы х явлен и й в п р и р о д е и ко см о се — сам о е вы д аю щ ееся о ткр ы ти е в ф р актальн о й гео м етр и и М ан д ельб р о та: м асш таб н о е сам о п о д об и е как ун и вер сальн ы й зако н явлен и й п р и ро д ы и ко см о са х ар актер н о всем у и всяком у б ы ти ю м атер и и . М асш таб н о е сам о п о д о б и е как зако н сущ его б ы ти я м атер и и вы ступ ает в кач естве всяко го структур и р ован и я во В селен н о й (как м и кро стр уктур и ро ван и я и м акро стр уктур и ро ван и я, так и кр уп н ом асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й ). И так, ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й как результат Б о льш о го взр ы ва си н гуляр н о сти есть н е то лько п ро стр ан ствен н о -вр ем ен н о е р астяги ван и е В селен н о й , н о и стр уктури р о ван и е сам о й В селен н о й : сам о это стр уктур и ро ван и е как след стви е п р о ц ессо в во зм ущ ен и й (как м алы х в р ад и ац и о н н о -д ом и н и р о ван н о й ф азе, так и в ф азе кр уп н о м асш таб н о -вещ ествен н о й ) есть п р о ц есс п ер ехо д а о т о д н о ро д н о сти и и зо тро п и и п ро стр ан ства В селен н о й к н ео д н оро д н о сти и ан и зо тр о п и и . О б н ар уж ен и е кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й как со стоящ ей и з ско п лен и й галакти к и сверх ско п лен и й , в со став ко то р ы х вхо д ят со тн и ты сяч галакти к и б о л ьш е, яви ло сь важ н ы м д о казательством н ео д н оро д н о сти н аш ей В селен н о й в п ред елах 200 — 300 М п к (1 п ар сек р авен 2 ,4 свето вы х го д а). С лед о вательн о , п о м ер е ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н ая стал а н ео д н о ро д н о й стр уктуро й . М ало то го , как м ы о тм ети ли , вы д аю щ и м ся д о сти ж ен и ем (н ар яд у с д р уги м и ) п о след н и х д есяти лети й Х Х в. яви ло сь о ткр ы ти е ан и зо тр о п и и В селен н о й : В селен н ая н е то лько и зо тро п н а, н о и ан и зотроп н а. В ч и сто ф и зи ко -ко см о ло ги ч еско м п лан е р асш и р ен и е В селен н о й Ф р и д м ан а и м еет тр и д и н ам и ч ески х ти п а р асш и р ен и я:
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
14
14
1) элли п ти ч еское; 2) п ар аб о ли ч еско е; 3) ги п ер б о ли ч еско е ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й . В это й связи м ы б о лее и ли м ен ее п о д ро б н о о стан ови м вн и м ан и е н а элли п ти ч еском р асш и рен и и , как п р ед ставляю щ ем ся в ф и ло со ф ско м о тн о ш ен и и н аи б о лее и н тер есн ы м . Н о в сторо н е о стается од и н о ч ен ь сущ ествен н ы й во п ро с: п о ч ем у во зм о ж н а см ен а ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й Б о льш и м сж ати ем ? Н а это т во п ро с м ы о твети м : о н а возм о ж н а, если ф и зи ч ески р еальн ая п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й б уд ет п р евы ш ать кр и ти ческую п ло тн о сть м атер и и . В о зм о ж н о сть п р евы ш ен и я кр и ти ч еско й п ло тн о сти м атер и и о б ъ ясн яю т тем , ч то ещ е соверш ен н о н ед о стато ч н о п о сти гн уты и п о зн ан ы все ф ор м ы и ви д ы м атер и и во В селен н о й : м ы «ви д и м » в о сн о вн о м «светящ ую ся» м атер и ю , а «тем н ую », «н еви д и м ую », «н есветящ ую ся» м атер и ю п о ч ти н е «ви д и м ». О н а п ока н е п о зн ан а н ам и , х отя ее п ло тн о сть м ож ет со ставлять зн ач и тельн о б о льш е, ч ем вся н ам зн ако м ая и н ам и ви д и м ая п ло тн о сть м атер и и . К ро м е то го, в м и р е н аш ей В селен н о й сущ ествую т таки е ф о рм ы м атери и , ко то ры е: 1) н ам и со вр ем ен ем б уд ут п озн ан ы ; 2) тр уд н о о б н аруж и м ы е ф ор м ы м атер и и ; 3) ви д и м о, в м и р е н аш ей В селен н о й сущ ествую т такж е таки е «н еви д и м ы е», «н еп о сти ж и м ы е», п о ка б уд ет сущ ество вать ч ело вечество н а н аш ей З ем ле, ф ор м ы м атер и и , ко то р ы е зем лян е н и ко гд а н е м о гут «уви д еть» и н е м о гут зн ать о н и х н и ч его . И м ен н о п оэто м у м ы д о п ускаем р еальн ую во зм о ж н ость см ен ы элли п ти ч еско го ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й Б о льш и м сж ати ем , ко тор о е заверш и тся Б о льш и м кр ах ом , т. е. гран д и о зн ы м вселен ски м коллап со м , п р евр ащ аю щ и м за сч и тан н ы е м и н уты (и ли секун д ы ) В селен н ую всю сн о ва в си н гуляр н о сть. А п о чем у эта см ен а р асш и рен и я сж ати ем ? А п о ч ем у о б язательн о Б о льш о й взр ы в см ен и тся Б о льш и м кр ахо м ? А п о ч ем у од н а си н гуляр н о сть см ен и тся д р уго й , н ово й си н гуляр н о стью ? П о том у ч то в м и р е н аш ей В селен н о й сущ ествую т так н азы ваем ы е степ ен н ы е зако н ы , ко тор ы е н е зави си м ы о т м асш таб а, т. е. о стаю тся и н вар и ан тн ы м и п р и и зм ен ен и и м асш таб а. И н ы м и сло вам и , степ ен н ы е зако н ы являю тся сам о п од о б н ы м и зако н ам и п р и ум ен ьш ен и и и ли увели ч ен и и м асш таб а: о н и аб со лю тн о н езави си м ы о т м асш таб а (т. е. от его увели ч ен и я и ли ум ен ьш ен и я). З ако н В сем и р н о го тяго тен и я Н ью то н а п р ед ставляет со б о й ф ун д ам ен тальн ы й степ ен н о й зако н : о н н е со д ер ж и т вн утр и себ я «встр о ен н о го » м асш таб а. П о это м у В селен н ую м о ж н о «р астян уть», «р асш и р и ть», «растяги вать», а м ож н о и «сж ать», «уп ло тн и ть», «ум ен ьш и ть» и т. д . И м ен н о п оэтом у во зм о ж н а (б ез н ас, ч ер ез 30 м и лли ард о в лет п о сле н ас) см ен а р асш и р ен и я В селен н о й Б о льш и м сж ати ем , Б о льш о го взр ы ва — Б о льш и м кр ах ом , р еко ллап са — ко ллап сом , си н гуляр н о сти — н о во й си н гуляр н о стью . Т ако ва ф и ло со ф ская суд ьб а (во зм о ж н ая) н аш ей В селен н о й , ко то р ая м о ж ет стать и стан ет р еальн о стью (б ез н ас, п оэто м у о со б ен н о б есп око и ться н е след ует). Е сли сущ ествует «твор ец » В селен н о й , то н есом н ен н о о д н о : д о со твор ен и я В селен н о й у это го «твор ц а» д о лж н а б ы ть и д ея си м м етри и . В се си м м етр и ч н о :
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
15
15
1. 2. 3. 4. 5.
С и н гуляр н о сть-1 си м м етр и ч н о см ен яется си н гуляр н о стью -2. Р еко ллап с см ен яется ко ллап со м . Р асш и р ен и е си м м етр и ч н о см ен яется Б о льш и м сж ати ем . Б о льш о й взр ы в си м м етр и ч н о см ен яется Б о льш и м кр ахом . Т р и ад а как ф и ло со ф ско е ед и н ство м атер и и , п ро стр ан ства и вр ем ен и н и куд а и н и ко гд а н е и сч езает и н е м о ж ет и сч езн уть д аж е в си н гуляр н о сти : о н а д аж е и з «п еп ла» (п лам ен и ) (т. е. Б о льш о го взр ы ва) возро ж д ается м н о го ц ветн о й и м н о го кр асо ч н о й .
М атер и я б ессм ер тн а, б ессм ер тн ы п р о стран ство -врем я, а В селен н ая — од и н и з ли ко в м н о го ли ко й м атер и и и ее п ро стр ан ства-вр ем ен и .
Р и с. 1.1. С хем а р асш и р ен и я и сж ати я В сел ен н ой
К ак ви д н о , в о сн о ве это й сх ем ы леж и т и д ея си м м етр и и : все си м м етр и ч н о. Т ако вы м и роп о н и м ан и е и м и ро р азви ти е н аш ей В селен н о й д о ко н ц а п р ош ло го века, ко гд а б ы л о ткр ы т д вум я гр уп п ам и ам ери кан ски х астр о н о м о в ко см и ч ески й вакуум с его ан ти гр ави тац и ей как п р и ч и н а у ско р ен н о го и б еско н еч н о го р асш и рен и я В селен н о й .
Г еом етр и я п р остр ан ств а В сел ен н ой Ф р и дм ан а В р еальн о й В селен н о й , р азум еется, о сущ ествл яется о д и н и з тр ех д и н ам и ч ески х ти п о в ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я: ли б о п ар аб о ли ческо е, ли б о ги п ер б о ли ч еско е, ли б о элли п ти ч еско е. В н асто ящ ее вр ем я н ет о б щ еп р и зн ан н о го м н ен и я п о этом у во п ро су ср ед и уч ен ы х ф и зи ко в-ко см о лого в. О д н и сп ец и али сты сч и таю т, что совр ем ен н о м у со сто ян и ю ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й , вер оятн ее, соо тветствует п ар аб о ли ч еско е р асш и р ен и е, д р уги е — ги п ер б о ли ч еско е р асш и р ен и е, а тр етьи сч и таю т во зм о ж н ы м элли п ти ч еско е р асш и р ен и е. 1 . С тор о н н и ки ко н ц еп ц и и п ар аб о ли ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й (п р о ф . М . В . С аж и н и д р .) и сх о д ят и з того , ч то п ро стран ство р асш и р яю щ ей ся В селен н о й ско рее п ло ско е, а его гео м етр и я — евкли д о ва. П оэтом у в ц ело м сторо н н и ки ко н ц еп ц и и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
16
16
п ар аб о ли ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й сч и таю т, ч то п ар аб о ли ч еско е р асш и рен и е В селен н о й б уд ет п ро д о лж аться б езгр ан и ч н о . О д н ако п р о ф . М . В . С аж и н в своей и н тер есн о й р аб о те «С о вр ем ен н ая косм о ло ги я» н е и склю ч ает во зм о ж н о сть элли п ти ч еского р асш и р ен и я В селен н о й , п о ско льку сущ ествует н аб лю д аем ая кр и ви зн а п ростр ан ства В селен н о й . Н о зн ач ен и е вели ч и н ы это й кри ви зн ы н астолько м ало е, ч то н е п о д д ается эксп ер и м ен тальн о й п ро вер ке (п о сле зап ятой 2 8 н улей ). 2. К стор о н н и кам втор о й ко н ц еп ц и и ги п ер б оли ч еско го р асш и р ен и я о тн осятся Э . Г ур еви ч и А . Д . Ч ер н и н в сво ей и склю ч и тельн о со д ер ж ательн о й кн и ге «В ве д ен и е в ко см о го н и ю », ко тор ы е сч и таю т, ч то со вр ем ен н ом у со стоян и ю р асш и р ен и я В селен н о й , вер оятн ее, со о тветствует ги п ер б о ли ч еско е р асш и р ен и е как б езгр ан и ч н ое р асш и р ен и е в о ткр ы то м м и р е Л об ач евско го . В м есте с тем в этой ж е р аб о те о н и утвер ж д аю т, ч то н ельзя и склю ч и ть во зм о ж н о сть р еали зац и и элли п ти ч еско го вар и ан та р асш и р ен и я во В селен н о й , п о ско льку с уч ето м «тем н о й м атер и и », н ам ещ е н еи звестн ы х «скр ы ты х м асс», а такж е тр уд н о о б н ар уж и ваем ы х ф ор м м атери и р азли ч и е м еж д у п ло тн о стью и кр и ти ч еско й (т. е. ср ед н ей ) п ло тн о стью н е так вели ко .
Р и с. 1.2
Д ля ф и ло со ф и и о со б ы й и н тер ес п р ед ставляет соб ой элли п ти ч ески й вар и ан т ко см о ло ги ч еско го р асш и рен и я В селен н о й , ко торо е д о лж н о см ен и ться Б о льш и м сж ати ем , а Б о льш о е сж ати е д о лж н о зако н ч и ться Б о льш и м кр ах ом , т. е. катастро ф и ч ески м гр ави тац и о н н ы м сж ати ем всей В селен н о й и п р евр ащ ен и ем всего ее сущ его в н о вую си н гуляр н о сть. Н еоб хо д и м о ф и ло со ф ско е р азъ ясн ен и е сути сх ем ы зам кн уто го м и ра Р и м ан а в ко н тексте ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я и Б о льш о го сж ати я: 1 . С и н гуляр н о сть как н ач ало В селен н о й — глуб о ч ай ш ее п р оти вор еч и во е ед и н ство ко ллап са и р еколлап са: ко ллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е — Б ольш о й кр ах , а р еко ллап с как ко см о ло ги ческо е р асш и рен и е — Б о льш о й взр ы в.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
17
17
З н ач и т, В селен н ая р о ж д ается и з си н гуляр н о сти в р езультате Б о льш о го взр ы ва: ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е есть след стви е Б о льш о го взры ва. Н а экватор е р асш и рен и е см ен яется Б о льш и м сж ати ем , закан ч и ваю щ и м ся Б о льш и м кр ах ом , т. е. ко ллап со м катастр о ф и ч еско го п р евращ ен и я всей В селен н о й и ее сущ его всего в н о вую си н гуляр н о сть. И так, си н гуляр н ость в ф и ло со ф ско м п о сти ж ен и и есть, с о д н ой сто ро н ы , р езультат ко ллап са, а с д р уго й — н ач ало р еко ллап са как Б о льш о го взр ы ва. П о этом у м ы сч и таем , ч то суть си н гуляр н о сти в ф и ло со ф ско м р акур се заклю ч ается в д вуед и н о й п ри р о д е ко ллап са как Б о льш о го кр ах а и р еко ллап са как Б о льш о го взры ва: Б о льш о й взры в — ро ж д ен и е В селен н о й , а Б о льш о й кр ах — об р азо ван и е си н гуляр н о сти . 2 . К о см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е — п ро ц есс стр уктур и р ован и я В селен н о й , в том ч и сле кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , в со став ко тор о й вклю ч аю тся б о льш и е косм и ч ески е об ъ екты — галакти ки , ско п лен и я галакти к и и х сверх ско п лен и я. П о чем у во зм о ж н о Б о льш ое сж ати е? Ч то ж е является ф и зи ч еско й п р и ч и н о й Б о льш о го сж ати я? Ф и зи ч еско й причиной ко см о ло ги ч еско го расш и р ен и я В селен н о й в и н ф ляц и о н н о й м о д ели являю тся си лы гр ави тац и о н н ого о тталки ван и я, а ф и зи ч еско й п р и ч и н о й Б о льш о го сж ати я — си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я. С лед о вательн о , см ен а р асш и р ен и я В селен н о й Б о льш и м сж ати ем есть см ен а такж е си лы о тталки ван и я си ло й п р и тяж ен и я: это см ен а д о м и н и ро ван и я и го сп о д ства си лы п р и тяж ен и я н ад си ло й о тталки ван и я. Б езусло вн о, Б о льш о е сж ати е н ач и н ается с кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , т. е. с галакти к, и х ско п лен и й и и х сверх скоп лен и й . У сло вн о м о ж н о разд ели ть Б о льш о е сж ати е н а тр и п ери о д а: 1. П ер и о д о стан о вки р азб еган и я галакти к д р уг о т д р уга и и х сб ли ж ен и я: галакти ки вм есто р азб еган и я сб ли ж аю тся. 2. П ер и о д сли п ан и я галакти к и ч уд о ви щ н ой ко н ц ен тр ац и и м атер и и (м ассы , эн ер ги и , и м п ульса, д авлен и я и т. п .). С лед ует о со б о о тм ети ть, ч то в о б щ ей теор и и о тн оси тельн о сти и сто ч н и ком тяго тен и я является н е о д н а м асса, как в н ью то н о вской тео р и и тяго тен и я, а такж е тен зор эн ер ги и -и м п ульса (т. е. п ло тн о сть эн ер ги и и п ло тн о сть и м п ульса) и д авлен и е, со п о стави м о е с п ло тн о стью эн ер ги и . И так, и сточн и ко м тяго тен и я в о б щ ей теор и и о тн о си тельн о сти как р еляти ви стско й являю тся: п ло тн о сть м ассы , эн ер ги и , и м п ульса и д авлен и я. П оэто м у п р и сли п ан и и галакти к в Б о льш ом сж ати и н ео б х од и м п ер ехо д о т н ер еляти ви стско й к р еляти ви стско й ф и зи ке и о б щ ей теор и и о тн о си тельн о сти , в ко то р ы х р ассм атр и ваю тся ги ган тски е ко см и ч ески е о б ъ екты с р еляти ви стски м и ско ро стям и . 3. К о ллап с как Б о льш о й крах об р азо ван и я си н гуляр н о сти : эта си н гуляр н о сть -2, б езусло вн о, отли ч ается о т си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы рах : си н гуляр н о сть в ч ер н ы х д ы р ах — си н гуляр н о сть как р езультат ко ллап са у м ерш ей звезд ы , а н о вая си н гуляр н о сть-2 — си н гуляр н ость как результат ко ллап са всей В селен н о й и всего сущ его , ко тор о е, как ее со д ер ж ан и е, в н ей (т. е. во В селен н о й ) н ах о д и лось и со д ер ж ало сь. П оэто м у естествен н о , ч то м еж д у си н гуляр н остью в чер н ы х д ы р ах и си н гуляр н о стью -2 как р езультато м Б о льш о го кр ах а всей В селен н о й сущ ествует н есо и зм ер и м ое р азли ч и е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
18
18
О д н ако, как н ам п р ед ставляется, си н гуляр н о сть в ч ер н ы х д ы р ах как ум ерш и х звезд ах есть случ ай н о сть то лько н а п ер вы й взгляд : н а сам о м ж е д еле вели ко е зн ач ен и е д еятельн о сти вы д аю щ и х ся ум ов м ы сли телей -и сслед о вателей п р об лем ы б елы х кар ли ко в, п ульсаро в и о соб ен н о ч ер н ы х д ы р , н ач и н ая со Ш вар ц ш и льд а, Р ай сн ер а— Н ор стр ем а, Ч ан д р асекар а, Л ан д ау и ко н ч ая Н ью м ен о м — К ерр ом , П ен ро узом — Х о ки н гом и д р ., заклю ч ается в том , ч то о н и все в то й и ли и н о й м ер е и скали в м ало м как случ ай н о м ун и вер сальн ую и ф ун д ам ен тальн ую зако н ом ер н о сть н еи зб еж н о й суд ьб ы В ели ко й В селен н о й : в х ао се как случ ай н о сти сущ ествует и н али ч ествует н еи зб еж н ая уп ор яд о чен н ая закон о м ер н о сть (всп о м н и м : в тур б улен тн о сти как б есп о ряд ке со кр ы та то н кая и вы соко уп ор яд о ч ен н ая стр уктур а — стр ан н ы й аттр акто р). П о и ск в м ало м как случ ай н о м х ао се ф ун д ам ен тальн о о б щ его — о д н а и з сущ ествен н ы х зако н о м ер н о стей н ауч н ой и ф и ло со ф ско й эп и стем о ло ги и : п и о н ер ы уч ен ы е ген ети ки такж е в м ало м как случ ай н о м х ао се и скали о б щ ее и н аш ли эту о б щ ую закон о м ер н о сть, тем сам ы м п о д твер д и в сп р авед ли во сть д ар ви н овско й эво лю ц и о н н ой теор и и . Т еп ер ь м ы все п р и зн али , ч то в о сн о ве это й вели ко й теори и Д ар ви н а леж и т вели ки й тр еуго льн и к: Д Н К + Р Н К + б ело к. С о зд атель теор и и х ао са Э . Л о р ен ц как м етеор о ло г и скал в м алом как случ ай н о м х ао се о б щ ую зако н ом ер н о сть: х ао с — ед и н ство б есп оряд ка и п о ряд ка (т. е. стр ан н ы й аттр актор ). Б ен уа М ан д ельб ро т такж е в сл уч ай н о м х ао се о б н ар уж и л и д ею м асш таб и ро ван и я, т. е. сам оп о д об и я п р и ум ен ьш ен и и м асш таб а и т. д . С и н гуляр н о сть — это ц ен тр альн ая (в н ауч н о м и ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и ), о севая п ро б лем а, от п рави льн о го ее р еш ен и я зави си т и п о н и м ан и е всех сущ ествен н ы х п ро б лем ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й и Б о льш о го ее сж ати я, Б о льш о го взр ы ва и Б о льш о го кр ах а и т. д . О д н и м словом , си н гуляр н о сть — н ач ало и ко н ец всего сущ его во В селен н о й : В селен н ая в зам кн уто м м и р е Р и м ан а р о ж д ается и з си н гуляр н о сти и заверш ает свою «ж и зн ь» о п ять ж е в си н гуляр н о сти . П оэто м у С ти вен Х о ки н г стал вели ки м и зн ам ен и ты м ф и зи ком со вр ем ен н о сти как и сслед о ватель-м ы сли тель, вн есш и й н аи б о лее н оватор ски е и д еи в и сслед о ван и е ч ер н ы х д ы р и и х сер д ц еви н ы — си н гулярн о сти . В сам ом о б щ ем ф и ло со ф ском п лан е суть н о вато р ски х и д ей Х о ки н га тако ва: • В о -п ер вы х , и м ен н о С . Х оки н г (вм есте с Р . П ен ро узо м ) п од твер д и л и о б о сн о вал теор ети ч ески , ч то си н гу ляр н о сть — н еустр ан и м ая ч ер та об щ ей теор и и о тн о си тельн ости Э й н ш тей н а как класси ч еско й (т. е. н екван то во й ) теор и и : ко ллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е н еи зб еж н о и н еуло ви м о п р и во д и т к си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах. • В о -втор ы х , об щ ая теор и я о тн о си тельн ости Э й н ш тей н а как класси ч еская теори я, тр актую щ ая ч ер н ы е д ы р ы и и х сер д ц еви н у — си н гуляр н о сть, н есп о со б н а и н е п р ед н азн ач ен а д ля п р ави льн о го о б ъ ясн ен и я и п о н и м ан и я сущ н остн о й п р и ро д ы ч ер н о й д ы р ы и ее си н гуляр н о сти . П оэто м у н ео б х од и м о со зд ан и е н о во й ф и зи ч еско й теори и кван то во й гр ави тац и и : гр ави тац и я д олж н а б ы ть кван то ван а и м и кр о гр ави тац и ей . О н а д о лж н а б ы ть н ад елен а н ео п р ед елен н о стью и кван то во й ф луктуац и ей . • В -тр етьи х , од н аж д ы в 6 0 -е гг. вы п ускн и к П р и сто н ско го ун и вер си тета Д . Б екен ш тей н яви лся к сво ем у н ауч н о м у р уко во д и телю , главн ом у грави тац и о н и сту Д . У и лер у и сказал: «Ш еф ! К акая-то ч ер то вщ и н а п о лучается: ум ер ш ая п о д во з-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
19
19
д ей стви ем коллап са звезд а все то лько п о гло щ ает и н и ч его н е вы п ускает!» Д . У и лер зад ум ался н а секун д у и сказал: «П о луч ается, что ко ллап си р о ван н ая звезд а — ч ер н ая д ы р а!» С тех п о р д о н ач ала сер ед и н ы 70 -х го д о в весь уч ен ы й м и р б ы л уб еж д ен , ч то и з ч ер н о й д ы р ы н и ко гд а м ы н е п о луч и м н и како й и н ф о рм ац и и о н ей . У учен ы х сп ец и али сто в сф о р м и ро валась акси о м ати ч еская вер а: ч ер н ая д ы р а н и ч его н е и злуч ает и п ото м у н и како й и н ф о рм ац и и о н ей н е п о луч и м . В н ач але 7 0 -х гг. С ти вен Х о ки н г, б уд уч и в М о скве н а ко н ф ер ен ц и и , в б есед е с н аш и м зн ам ен и ты м акад ем и ком Я . Б . З ельд ови ч ем , узн ал о его м н ен и и о ч ерн ы х д ы р ах : акад ем и к Я . Б . З ельд о ви ч вы сказал и д ею о во зм о ж н о сти ч ер н ы м и д ы рам и и стеч ен и я (и сп ар ен и я) элем ен тар н ы х ч асти ц . К ак сам Х о ки н г о тм еч ает, ем у оч ен ь п о н р ави лась и д ея акад ем и ка Я . Б . З ельд о ви ч а «о б и стеч ен и и , и сп ар ен и и » ч ер н ы м и д ы р ам и элем ен тар н ы х ч асти ц . О д н ако ем у н е о со б ен н о п о н р ави лся м атем ати ч ески й ап п ар ат Я . Б . З ельд ови ч а д ля об о сн о ван и я ко н ц еп ц и и «и сп ар ен и я», «и стеч ен и я». И во т 1 974 г. м о ж н о сч и тать го д ом р ево лю ц и и в и сслед о ван и и п ро б лем ы ч ер н ы х д ы р : и м ен н о в этом го д у Х о ки н г вм есте с П ен ро узо м р ад и кальн ей ш и м о б р азо м п ер есм атр и ваю т сво и п реж н и е взгляд ы о ч ер н ы х д ы р ах и о б о сн овы ваю т м атем ати чески ф и зи ч ескую во зм о ж н о сть «и стеч ен и я», «и сп ар ен и я» ч ер н ы м и д ы рам и ч асти ц , в том ч и сле и гр ави то н ов. К ако й ж е ф и ло со ф ски й см ы сл со д ер ж и т ко н ц еп ц и я Х о ки н га об «и сп ар ен и и », «и стеч ен и и »? С и н гуляр н о сть — глуб о ч ай ш ая п ро ти во реч и вая сущ н ость ед и н ства ко ллап са и р еко ллап са: ко ллап с — Б о льш о й кр ах п ревр ащ ен и я всей В селен н о й в си н гуляр н о сть 2 , а р еко ллап с — Б о льш о й взр ы в си н гуляр н о сти и ро ж д ен и я В селен н о й . • В -ч етверты х , суть ко ллап са как катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я со сто и т в п р ави лах П р ай са, П ен ро уза и Б екен ш тей н а: 1. П р ави ло П р ай са — ф ун д ам ен тальн ы й п р и н ц и п сглаж и ван и я н ео д н о ро д н о сти : п ри ко ллап си р ован и и и сч езаю т все н ео д н ор од н о сти . 2. П р ави ло П ен р о уза со сто и т в то м , ч то н ет в м и р е ф и зи ч ески х си л, сп о соб н ы х о стан ови ть и ли ж е п р о ти во д ей ство вать ко ллап су как катастро ф и ч еско м у сж ати ю о б р азован и я си н гуляр н о сти : за го р и зо н то м и п о д го ри зо н том со б ы ти й все сущ ее п о д возд ей стви ем ко ллап са п р евращ ается в си н гуляр н о сть. В р езультате Б о льш о го кр ах а все сущ ее В селен н о й стан ови тся в со стоян и и си н гуляр н о сти кван то вой гр ави тац и ей как ед и н ствен н о й ф и зи ч еской р еальн о стью . 3. П р ави ло Б екен ш тей н а заклю ч ается в том , ч то п р и ко ллап си р о ван и и все н ео д н оро д н о сти сглаж и ваю тся и сох ран яю тся то лько тр и вели ч и н ы : м ассаэн ер ги я, эн ер ги я-и м п ульс и м ом ен т и м п ульса как вр ащ ен и е. О д н ако си н гуляр н о сть как то ч ка о соб о го со сто ян и я есть н е то лько б еско н еч н о сть м атер и и , н о и п р о стр ан ства-вр ем ен и . П оэтом у естествен ен во п р о с: како вая су д ьб а п р и ко ллап се В селен н о й п р о стр ан ства-вр ем ен и ? К ак о тм еч аю т автор ы Л . Э . Г ур еви ч и А . Д . Ч ер н и н в сво ей зам еч ательн о й кн и ге «В вед ен и е в ко см о го н и ю », м еж д у д и н ам и ко й ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й и гео м етр и ей п р о стр ан ства ее сущ ествует глуб о кая с вязь: тр ем д и н ам и ч ески м ти п ам ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я — элли п ти ч еско го , п ар аб о ли ч еско го и ги п ер б о ли ч еского — сущ ествую т со ответствую щ и е гео м етр и ч ески е ти п ы и зо тр о п н ы х тр ехм ер н ы х п р о стр ан ств: элли п ти ч еско м у р асш и р ен и ю со ответствует п р остр ан ство п о -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
20
20
сто ян н о й п о ло ж и тельн о й кр и ви зн ы , п араб о ли ч еском у р асш и р ен и ю — п ро стр ан ство н улево й кр и ви зн ы , ги п ер б о ли ч еском у р асш и р ен и ю — п ро стр ан ство п о сто ян н о й о тр и ц ательн ой кр и ви зн ы . П ро стр ан ству п о сто ян н о й п о ло ж и тельн ой кр и ви зн ы со ответствует н еевкли д о ва гео м етр и я зам кн уто го (закр ы то го ) м и р а Р и м ан а; п р о стр ан ству н улево й кр и ви зн ы — евкли д о ва гео м етр и я б езгр ан и ч н о го р асш и р ен и я В селен н о й ; п р о стр ан ству п о стоян н о й отр и ц ательн о й кр и ви зн ы — н еевкли д ова геом етр и я о ткр ы то го м и р а Л о б ач евско го как б езгр ан и чн о го р асш и р ен и я В селен н о й . Е щ е р аз след ует п о д ч ер кн уть, ч то в р еальн о й В селен н о й о сущ ествляется то лько о д и н д и н ам и ч ески й ти п ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я и з тр ех вы ш еотм еч ен н ы х ти п о в и соо тветствую щ и й ем у ти п п ро стран ства, геом етр и и его и м и р а в ц елом . К ак м ы о тм ечали , во п ро с о то м , како й д и н ам и ч ески й ти п р асш и р ен и я в р еальн о й В селен н о й о сущ ествляется, д о лж н ы реш и ть астрон о м и ч ески е н аб лю д ен и я: о н и (н аб лю д ен и я) п о ка н е д аю т н ам о сн ован и я д ля о д н озн ач н о го р еш ен и я п р о б лем ы ти п а р асш и р ен и я. М ы вы б р али о б ъ екто м ф и ло со ф ско го и сслед о ван и я и р азм ы ш лен и я п ро б лем ы элли п ти ч еского р асш и р ен и я В селен н о й , и б о уч ен ы е сп ец и али сты , в то м ч и сл е автор ы М . В . С аж и н , Л . Э . Г ур еви ч, А . Д . Ч ер н и н и д р ., н е и склю ч аю т о сущ ествлен и я в р еальн о й В селен н о й элли п ти ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й и п р о стр ан ства п о стоян н о й п о ло ж и тельн о й кр и ви зн ы в зам кн уто м (закр ы то м ) м и р е Р и м ан а: в это м зам кн утом м и р е Р и м ан а р асш и р ен и е н еи зб еж н о см ен яется (и ли д о лж н о см ен и ться) Б о льш и м сж ати ем , завер ш аю щ и м ся Б о льш и м кр ахо м п р евр ащ ен и я всей В селен н о й в си н гуляр н о сть как о со б о е со сто ян и е б еско н еч н о й п ло тн о сти м атер и и и п р о стр ан ствавр ем ен и : в си н гуляр н о сти н е то лько м атер и я стан ови тся б еско н еч н ой п ло тн о стью , н о и п р о стр ан ство -вр ем я. 1. У Н ью то н а п р о стр ан ство и вр ем я — аб со лю тн ы е сам о сто ятельн ы е р еальн о сти , аб со лю тн о н езави си м ы е и н е зави сящ и е о т м атер и и , т. е. о т ф и зи ч ески х явлен и й и п р о ц ессо в. 2. В сп ец и альн о й теор и и отн о си тельн о сти Э й н ш тей н а п р о стр ан ство и вр ем я о б ъ ед и н ен ы в н ер азр ы вн о е ед и н о е ц ело стн о е п ро стр ан ство -вр ем я. 3. В о б щ ей тео р и и о тн о си тельн о сти Э й н ш тей н а ед и н о е п ро стр ан ство -вр ем я вы ступ ает вм есте с и д еей н еевкли д о во й р и м ан ово й геом етри и как ед и н о е и скр и влен н о е п р остр ан ство -врем я.
Д и н ам и к а к осм ол оги ч еск ого р асш и р ен и я В сел ен н ой Ф р и дм ан а В селен н ая р ож д ается и з си н гуляр н о сти в р езультате Б о льш о го взр ы ва: Б о льш о й взр ы в есть м акси м ум эн тро п и й н о го п роц есса д и сси п ац и и эн ер ги и , т. е. р ассеян и я эн ер ги и и , след о вательн о , хао са. Н аш а В селен н ая возн и кает и з х ао са как эн троп и й н о й тур б улен тн о сти : тур б улен тн о сть как х ао с есть н е то лько б есп о р яд о к, н о и стр ан н ы й аттр актор как то н кая и глуб о кая уп о ряд оч ен н о сть. Э н тр о п и й н ая турб улен тн о сть, о б р азую щ аяся и з си н гуляр н о сти в р езультате Б о льш о го взр ы ва, — х ао с, х ао с — п р оти вор еч и во е ед и н ство б есп о р яд ка и п ор яд ка: п ор яд о к как стр ан н ы й аттр актор в тур б улен тн о м х ао се глуб о ко сп р ятан . Р о ж д ен и е н аш ей В селен н о й и з это го тур б улен тн о го х ао са п ро и схо д и т н е н еп о ср ед ствен н о , а о п о ср ед о ван н о , п ро й д я ч ер ез и н ф ляц и о н н ую стад и ю ее ро ж д ен и я и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
21
21
стан о влен и я. П о это м у и н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й п ред ставляет со б о й п р евращ ен и е х ао са эн тро п и й н о й турб улен тн о сти в стр уктури р о ван н ую (т. е. уп о р яд о ч ен н ую ) В селен н ую : В селен н ая во зн и кает и эво лю ц и о н и зи р ует в м и кро стр уктур и ро ван н ом , м акр о стр уктур и р ован н о м и кр уп н о м асш таб н о стр уктури р о ван н о м о б р азован и ях : эво лю ц и я В селен н о й есть о б р азован и е стр уктур н ы х си стем . П оэто м у эво лю ц и я В селен н о й п р ед ставляет со б о й тр и п о след овательн ы е ф азы : 1) д о м и н и р о ван н о -р ад и ац и о н н ая ф аза как ф аза п лазм ен н ая; 2) вещ ествен н о -д о м и н и р о ван н ая ф аза как ф аза атом ар н ая; 3) д о м и н и р о ван н о -кр уп н о м асш таб н ая ф аза как ф аза стр уктур и р ован и я галакти к, ско п лен и й галакти к и свер хск о п лен и й . Г алакти ки сущ ествую т н е в о д и н о ч ку, а гр уп п и р ую тся (т. е. кластер и зую тся) в гр уп п ы , ско п лен и я и свер х ско п лен и я: в гр уп п у вх од ят д есятки галакти к, а в ско п лен и я — со тн и и ты сяч и галакти к, то гд а как в сверх ско п лен и я вхо д ят сотн и ты сяч галакти к и б о л ее. О сн о вн ы м стр уктуро о б р азую щ и м ком п о н ен том кр уп н о м асш таб н ой стр уктур ы В селен н о й является, б езусло вн о, галакти ка — ц ело стн ая си стем а и з звезд , газа и п ы ли , а такж е п о ка н ам н еи звестн о й «тем н о й м атер и и », т. е. «скр ы ты х м асс», ко то р ы е, н ап ри м ер , в элли п ти ч ески х галакти ках , как уж е о тм еч ало сь, со ставляю т д о 9 5 % м ассы галакти ки . Т аки м о б р азом , в элли п ти ч ески х галакти ках д о ля ви д и м о го вещ ества звезд , газа и п ы ли со ставляет ли ш ь н езн ач и тельн ую ч асть сум м арн о й м ассы галакти ки — 5 % , а вся о стальн ая м асса ее есть м асса «н еви д и м о й », «скр ы то й », «тем н о й м атер и и ». З н ач и т, м ы п о зн али и п о зн аем ли ш ь «ви д и м ую м атер и ю » («ви д и м ую », «светящ ую ся»), а о стальн ая, «тем н ая», м атер и я п о ка н ам н ед о ступ н а д ля п о зн ан и я. П оэто м у п ро б лем а «тем н о й м атер и и » стала ар х и важ н ой и ар х и сущ ествен н о й . Д аж е в сп и р альн ы х галакти ках «ви д и м ая», «светящ аяся» м атер и я, н ам и п о зн аваем ая, д о сти гает н е б о лее 30 — 40 % , а о стальн ая м атер и я д ля н ас является «н еви д и м ой », «скр ы то й », «тем н о й м атер и ей », т. е. н еп озн ан н о й . С то ч ки зр ен и я ф и ло со ф ско й эп и стем о ло ги и (и н е только ф и ло соф ско й , н о и н ауч н о й ) п роб лем а «тем н ой м атер и и » н асто лько ф ун д ам ен тальн а, что с н ей связан а в п ер вую оч ер ед ь п р о б лем а р еальн о й ф и зи ч еско й п ло тн о сти м атер и и во В селен н о й , а о т о тн о ш ен и я это й п ло тн о сти к ср ед н ей (т. е. кр и ти ч еско й ) п ло тн о сти зави си т суд ьб а эво лю ц и и В селен н о й , т. е. п о како м у п ути ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я п о й д ет р азви ти е В селен н о й . К ак и звестн о , сущ ествую т д ля о д н оро д н о й и и зо тр о п н о й В селен н о й Ф р и д м ан а тр и д и н ам и ч ески х ти п а ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я. 1. В случ ае, если п ло тн о сть Ω р авн а 1 (ед и н и ц е), В селен н ая б уд ет р асш и р яться н ео гр ан и ч ен н о : тако е ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е — п ар аб о ли ческо е, ко то рое п о степ ен н о б уд ет п ер ех о д и ть в и н ер ц и альн о е р асш и р ен и е. 2. В случ ае, если п ло тн о сть Ω р авн а -1 , ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й б уд ет ги п ер б о ли ч ески м : ги п ер б о ли ч еско е р асш и р ен и е такж е б уд ет н ео гр ан и ч ен н ы м . 3. В случ ае, если п ло тн о сть Ω р авн а + 1, В селен н ая о б р азует зам кн уты й (т. е. закр ы ты й ) м и р : ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й б уд ет элли п ти ч ески м р асш и р ен и ем .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
22
22
Т аки м о б р азом , элли п ти ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й п р ед п о лагает ро ж д ен и е В селен н о й и з си н гу ляр н о сти и ее см ер ть в н о во й си н гуляр н о сти , и з ко торо й , м ож ет б ы ть, в р езультате н о во го Б о льш о го взры ва ро д и тся н о вая В селен н ая, отли ч н ая о т н аш ей . О д н о аб со лю тн о в ф и ло со ф ском асп екте н есо м н ен н о : В селен н ая м о ж ет и сч езн уть в си н гуляр н о сти как ее н еб ы ти е, н о м атер и я и в н о во й си н гуляр н о сти н е и сч езн ет в н еб ы ти е: тр и ад а м атер и и , п р о стран ства и вр ем ен и аб солю тн о н еун и ч то ж и м а и н еи сч езаем а в лю б о й си н гуляр н о сти . Д о н ед авн его вр ем ен и сч и тало сь, ч то р еальн ая п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й в сто раз м ен ьш е ср ед н ей п ло тн о сти . О д н ако в п о след н и е д есяти лети я Х Х в., в связи с и н тен си вн ы м и и сслед о ван и ям и «скр ы ты х м асс» в галакти ках , о со б ен н о в элли п ти ч ески х , а такж е в тем н ы х п ро стр ан ствен н ы х п усто тах м еж д у галакти кам и , уч ен ы е сп ец и али сты — ф и зи ки и ко см о ло ги — сч и таю т, ч то р азн и ц а м еж д у п ло тн о стью и ср ед н ей (т. е. кр и ти ч еско й ) со кр ати лась зн ач и тельн о . Т ак, С . В ай н б ер г в сво ей кн и ге «Г р ави тац и я и ко см о ло ги я» сч и тает, ч то эта р азн и ц а со ставляет 1 н а 1 0, т. е. п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й в 10 раз м ен ьш е кр и ти ч еско й п ло тн о сти . И уч ен ы е сп ец и али сты — ф и зи ки и ко см оло ги — в б о льш и н стве своем увер ен ы в то м , ч то эта р азн и ц а м еж д у п ло тн о стью и кр и ти ч еско й п ло тн о стью ещ е б о льш е б уд ет со кр ащ аться в д альн ей ш ем , и б о м ы то лько н ач али и зуч ать и п о зн авать тр уд н о о б н ар уж и ваем ы е ф о рм ы м атер и и , как «ви д и м о й », так и «тем н о й ». К р ом е то го , н ельзя и склю ч ать то о б сто ятельство, ч то В селен н ая в сво и х глуб и н н ы х « тай н и ках » скр ы вает н ам со вер ш ен н о н еи звестн ы е п о ка «скр ы ты е м ассы », и сслед о ван и е и п о зн ан и е ко то ры х вн есут ещ е б о лее зн ач и тельн ы й вклад в о б щ ую сум м ар н ую п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й . О б щ и й во зр аст (т. е. во зраст «ж и зн и ») В селен н о й со ставляет п ри б ли зи тельн о 1 00 м и лли ар д о в лет. С о вр ем ен н ы й возр аст н аш ей В селен н о й — 20 м и лли ар д ов лет, и , след о вательн о , р асш и р ен и е ее б уд ет ещ е п ро и схо д и ть в теч ен и е 3 0 м и лли ар д о в лет, а затем р асш и р ен и е н аш ей В селен н о й см ен и тся Б о льш и м сж ати ем , ко тор о е б уд ет п р о д о лж аться в теч ен и е 5 0 м и лли ар д о в лет. (П о этом у н ам , зем лян ам , н е сто и т б есп о ко и ться за н аш у ж и зн ь, и б о д о н аступ лен и я Б о льш о го сж ати я м ы и сч езн ем в н еб ы ти е с ли ка н аш ей р од н о й З ем ли , вооб щ е и з ко см оса.) Б о льш о е сж ати е д о лж н о зако н ч и ться Б ольш и м кр ах ом в р езультате ч уд о ви щ н о гр ан д и о зн о го ко ллап са: Б о льш о й кр ах как гр ан д и озн ы й ко ллап с есть м гн о вен н о е (м о м ен тальн ое, вн езап н о е, н ео ж и д ан н о е) п р евр ащ ен и е сж ато й В селен н о й в си н гуляр н о сть как то ч ку б еско н еч н о й п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го вн утр ь п р о стр ан ства-вр ем ен и : вели ко е, гр ан д и о зн о е, н ео б ъ ятн о е ко ллап сом п р евр ащ ается в си н гуляр н о сть как н ево о б рази м о е м ало е, м алю сен ькую то ч ку б ез об ъ ем а, п ло щ ад и и д ли н ы , и б о в си н гуляр н ости п р о стр ан ство -вр ем я и скр и влен о б еско н еч н о (о н о свер н уто, закр уч ен о вн утр ь, ком п акти ф и ц и р о ван о, т. е. стало «н еви д и м ы м »). П ро стр ан ство в си н гуляр н о сти п о тер яло п р отяж ен н о сть, и н тервал, р ассто ян и я, д ли н ы , о б ъ ем , п ло щ ад ь, а вр ем я — сво й б ег, д ли тельн о сть, х о д , течен и е, п о то к: он о ли ш ен о в си н гуляр н о сти п ро ш ло го , н астоящ его и б уд ущ его . И так, Б о льш ой взр ы в, взр ы ваю щ и й си н гуляр н о сть, — н ач ало ко см оло ги ч еско го р асш и р ен и я как р о ж д ен и я, стан овлен и я и ф о рм и ро ван и я В селен н о й как суп ер си стем н о й стр уктур ы — м и кро структур ы , м акр о стр уктуры и кр уп н о м асш таб н о й ко см о ло ги ч еско й стр уктур ы В селен н о й : эта круп н о м асш таб н ая стр уктур а В селен н о й , со сто ящ ая и з галакти к, ско п лен и й галакти к и и х сверх ско п лен и й , во зн и кает, ф ор м и -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
23
23
р уется и ко н сти туи р уется то лько ч ер ез 3 -4 м и лли ард а лет п о сле Б о льш о го взр ы ва. Б о льш о й взры в — сам ы й д р аго ц ен н ы й кам ен ь в зо ло то м ф он д е со врем ен н о й ко см о ло ги и и астр о ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц . О д н ако это н и в к о ем случ ае н е о зн ач ает и н е м о ж ет о зн ач ать, ч то Б о льш о й взр ы в является ед и н ствен н о й ф и зи ч еской п р и ч и н о й всего сущ его во В селен н о й : о н н е м о ж ет вы ступ ать в кач естве всео б щ ей и ед и н ствен н о й ф и зи ч еско й п р и ч и н ы ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я всех стр уктур н ы х о б р азован и й во В селен н о й : н еп о ср ед ствен н о й ф и зи ч еско й п р и чи н о й ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й является си ла гр ави тац и он н о го о тталки ван и я, ко тор ая п о является н а и н ф ляц и о н н о й стад и и В селен н о й . В се вещ ество стан о ви тся о б лад аю щ и м си ло й отталки ван и я. В ф и зи ч еско м о сн ован и и ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я леж и т в кач естве его п р и ч и н ы си ла о тталки ван и я, п р и сущ ая всем у сущ ем у стр уктур н ы х об р азо ван и й во В селен н о й . П о это м у гр ави тац и я — д вули кая си л а — си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я, д ей ствую щ ая н а о б ъ екты н а ко см о ло ги чески б ли зки х р ассто ян и ях , и си ла гр ави тац и он н о го о тталки ван и я, д ей ствую щ ая н а о б ъ екты н а б о льш и х косм о ло ги ч ески х р ассто ян и ях. О ткр ы ти е си лы о тталки ван и я всего вещ ества яви ло сь важ н ы м и су щ ествен н ы м д о сти ж ен и ем в м од ели и н ф ляц и о н н о й В селен н о й . Э та си ла о тталки ван и я п о является п р и ф азо во м п ер ехо д е ф альш и во го вакуум а в и сти н н ы й вакуум , т. е. то гд а, ко гд а и з вакуум н о го ко н д ен сата скаляр н о го п о ля о сво б о ж д ается ч уд о ви щ н о -ги ган тская эн ер ги я, котор ая является такж е н еи сч ер п аем ы м и сто чн и ко м ген ер ац и и элем ен тар н ы х ч асти ц . Д о н ед авн его вр ем ен и сч и тали , ч то Б о льш о й взр ы в является н еп о сред ствен н о й и ед и н ствен н о й ф и зи ч еско й п р и ч и н о й ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й , а теп ер ь стало ясн о , ч то это й п р и ч и н о й является си ла о тталки ван и я всего сущ его стр уктур н ы х о б р азован и й во В селен н о й . В селен н ая р асш и р яется н е то лько б лагод ар я Б о льш ом у взры ву, н о и п р и сущ ей всем у вещ еству си ле о тталки ван и я. П оэто м у д о сти ж ен и я и н ф л яц и о н н о й м о д ели в п о след н и е д есяти лети я п р ош ло го (Х Х ) века н есо м н ен н ы и б ессп о р н ы : ф акти ч ески н ай д ен а и о б ъ яс н ен а ф и зи ч еская п р и ч и н а ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й . Н о это го ещ е н ед о статочн о , и б о в сам ом ко н ц е уш ед ш его века о б н ар уж ен о уско р ен и е косм о ло ги ч еского р асш и р ен и я: В селен н ая р асш и р яется с уско р ен и ем , и это т ф акт об ъ ясн ен с п о м ощ ью теор и и лям б д а-ч лен а — Λ -ч лен а как си лы ко см о ло ги ч еско й п о сто ян н о й , об лад аю щ ей сп о со б н о стью ускор ять, а н е зам ед лять р асш и р ен и е В селен н о й . Р ан ьш е р асш и р ен и е В селен н о й п р ед ставляли как сп о ко й н ы й , р авн о м ер н ы й , м о н о то н н ы й п р о ц есс с п о сто ян н о й и всю д у о д и н ако во й ско ро стью . Т ако е ли н ей н о е п р ед ставлен и е в ц ело м соответство вало ли н ей н о й ф и л о со ф и и м ы ш лен и я: уско р ен н о е р асш и р ен и е В селен н о й п о д твер ж д ает ф акт н ели н ей н о го сп о со б а ф и ло со ф ско го м ы ш лен и я. С о вр ем ен н ая ф и ло со ф и я (воо б щ е ф и лосо ф ская культур а м ы ш лен и я) д о лж н а стать н ели н ей н о й ф и ло со ф и ей : о н а д о лж н а р азр аб о тать со б ствен н ы й н ели н ей н ы й ф и ло со ф ски й ап п ар ат н а о сн о ве ф и ло со ф ско го (м и ро во ззр ен ч еского , м етод о ло ги ч еско го , эп и стем о ло ги ч еско го и т. д .) о см ы слен и я таки х категор и й н ели н ей н о й д и н ам и ки , теор и и х ао са и ф р актальн о й гео м етр и и , как б и ф ур кац и я и катастро ф а, си м м етр и я и сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и , ко ллап с и р еко ллап с, Б о льш о й взры в и Б о льш ой кр ах, си н гуляр н о сть и В ели ко е р асш и р ен и е и сж ати е, м асш таб и ро ван и е и т. д . В ед ь о ткр ы ли сь н о вы е го р и зо н ты н ауч н о го и ф и ло со ф ско го ви д ен и я: о н и н ео б ы ч н ы , п р и ч уд ли вы , н ео ж и д ан н ы , аб со лю тн о н еп р и вы ч н ы и н есо вм ести м ы с тр ад и ц и о н н ы м ли н ей н ы м сп о со б ом н аучн о го и ф и ло соф ско го м ы ш лен и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
24
24
В теч ен и е н еско льки х п о след н и х д есяти лети й п р ош ло го века в н аш ем ф и ло со ф ско м (и н ауч н ом ) со зн ан и и уко р ен и лась акси о м ати ч еская вер а в о д н оро д н о сть и и зо тро п и ю В селен н о й . М ало то го, вся н аш а В селен н ая аб со лю тн о си м м етр и ч н а в п ро стр ан стве и во вр ем ен и . Т ак в н аш ем со зн ан и и го сп о д ствовала и д ея си м м етри и : м ы всю д у и скали си м м етр и ю . А о казало сь, ч то н ам и п о зн аваем ы й м и р н е только си м м етр и ч ен , н о и аси м м етр и ч ен : си м м етр и я п о сто ян н о н ар уш ается, т. е. это т м и р н е то лько аси м м етр и ч ен , н о и ан ти си м м етр и ч ен . В селен н ая Ф р и д м ан а н е то лько о д н ород н а, н о и н еод н о ро д н а в ви д е галакти к, ско п лен и й галакти к и сверх ско п лен и й ; о н а н е то лько и зо тр о п н а, н о и ан и зо троп н а. С о вр ем ен и откр ы ти я в 196 5 г. А . П ен зи асо м и Р . В и лсо н ом р ели кто во го и злуч ен и я то лько говори ли и п и сал и о б и зо тр оп и и В селен н о й : р ели кто во е и злуч ен и е как электро м агн и тн о е и злуч ен и е, зап о лн яю щ ее все п ро стр ан ство В селен н о й и и д ущ ее к н ам со всех н ап р авлен и й , и зо тр о п н о . О д н оро д н о сть п р о стр ан ства как си м м етр и я — р авн о м ер н о е расп р ед елен и е м атер и и во всех то ч ках п р о стр ан ства, а и зо тр о п н о сть п р о стр ан ства — во п р ос о д ви ж ен и и м атер и и в п р о стран стве В селен н о й : д ви ж ен и е м атер и и в п р о с тр ан стве во всех его н ап равлен и ях и зо тр о п н о , т. е. од и н ако во , тож д ествен н о . Ф акт о б н ар уж ен и я ан и зо тро п и и п о казал, ч то д ви ж ен и е м атер и и в р азн ы х н ап р авлен и ях н ео д и н аково , н ето ж д ествен н о . О казалось, ч то р ели кто вы е ф о то н ы Б ольш о го взр ы ва, и д ущ и е к н ам в р азли ч н ы х н ап р авлен и ях, взаи м о д ей ствую т с электр о н ам и и п оэто м у о н и теряю т ч асть эн ер ги и : в р езультате это го сущ ествует разн и ц а тем п ератур ы в разли ч н ы х н ап р авлен и ях и п о н и ж ен и е яр ко сти электр ом агн и тн о го и злуч ен и я в р азли ч н ы х н ап р авлен и ях. Т аки м о б р азом , В селен н ая Ф р и д м ан а и о д н оро д н а, и н ео д н оро д н а (о со б ен н о в ви д е кр уп н о м асш таб н о й ее стр уктур ы ); он а и и зо тр о п н а, и ан и зо тр оп н а (в р езультате взаи м о д ей стви й р ели кто вы х ф о то н о в п о д ор о ге к н ам с электр о н ам и ). К о см о ло ги ч еско е р асш и рен и е есть твор ен и е сам оор ган и зац и и м атер и и В селен н о й : о н о есть стр уктур и ро ван и е В селен н о й . Э то стр уктур и ро ван и е В селен н о й п р ед ставляет со б о й п ер ех од В селен н о й о т о д н о ро д н о й к н еод н о ро д н о сти , о т и зо тро п и и ее — к ан и зотро п и и . П о это м у ф и ло соф ско е п р ед ставлен и е о н ей заклю ч ается в д и алекти ке ед и н ства о д н о ро д н о сти и н ео д н о ро д н ости , и зотро п и и и ан и зо тро п и и . И н ы м и сло вам и , п ро стр ан ство В селен н о й и си м м етр и ч н о, и аси м м етр и ч н о , и б о ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е как со зи д ан и е В селен н о й как суп ер стр уктур н о й си стем ы н е м о ж ет б ы ть и н ы м : п о сущ еству ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е есть сам о стр уктур и р ован и е В селен н о й . А сам о это сам о стр уктури р о ван и е есть п ер ехо д о т од н о ро д н о й В селен н о й к ее н ео д н оро д н о сти в ви д е галакти к, ско п лен и й галакти к и сверх ско п лен и й , т. е. к кр уп н о м асш таб н о й стр уктур е В селен н о й как н ео д н оро д н о сти ее в п р ед елах 20 0 -3 00 М п к. В это й связи акад ем и к Я . Б . З ельд о ви ч о тм еч ает в сво ей кн и ге «Ч асти ц ы , яд р а, В селен н ая», ч то п о сле 1 О О О М п к В селен н ая м о ж ет б ы ть б есстр уктурн о й , ам ор ф н о й . П о луч ается и н тер есн ая в ф и ло со ф ско м п лан е си ту ац и я, и б о н ам и н аб лю д аем ая кр уп н о м асш таб н ая стр уктур а В селен н о й д о лж н а см ен и ться о п ять о д н оро д н о й , б есстр уктур н ой , ам о р ф н о й В селен н о й . В сам ом д еле, и ер арх и я стро ен и я В селен н о й о б р ы вается н а ско п лен и ях галакти к и и х сверх ско п лен и ях : п осле кр уп н о м асш таб н о й структур ы , т. е. п о с ле 30 0 М п к, В селен н ая стан о ви тся о д н о ро д н о й , а уж е п о сле 1 0 00 М п к — б есстр уктурн о й , ам ор ф н о й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
25
25
О д н и м сло вом , р азви ваю щ аяся и эво лю ц и о н и зи р ую щ ая В селен н ая Ф р и д м ан а в ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и н е м о ж ет б ы ть н и о д н оро д н о й , н и н ео д н о ро д н о й то лько : о н а м о ж ет б ы ть и п ро являет себ я как о д н о ро д н ая и н еод н ор од н ая, т. е. и си м м етр и ч н ая, и аси м м етр и ч н ая. К ако ва ж е совр ем ен н ая р еальн ая, т. е. н ам и н аб лю д аем ая, п лотн о сть вещ ества? П о п о след н и м д ан н ы м , и зм ер ен н ы м и устан о влен н ы м в 193 2 г., ср ед н яя п ло тн о сть вещ ества во В селен н о й со ставляет 10 -30 г/см 3. О д н ако кро м е «ви д и м о й », т. е. н ам и эксп ер и м ен тальн о н аб лю д аем о й , м атер и и (т. е. вещ ества), сущ ествует «н еви д и м ая», т. е. тем н ая, м атер и я, ко тор ая о казы вает сво е вли ян и е н а со стоян и е галакти к, и х ско п лен и й и сверх ско п лен и й : уч ен ы е ч у вствую т вли ян и е это й «н еви д и м о й », тем н о й м атер и и н а состо ян и е галакти к и увер ен ы в о б ъ екти вн ом сущ ество ван и и это й тем н о й м атер и и . О д н ако эксп ер и м ен тальн о о н а н е о б н ар уж ен а: п р и уч ете ее м ассы ср ед н яя п ло тн о сть вещ ества увели ч и вается зн ачи тельн о : сущ ествует второе о б сто ятельство , п р и уч ете м ассы ко то ро го такж е увели ч и вается п ло тн ость м атер и и во В селен н о й — это м асса н ей тр и н о . Н ей тр и н о во об щ е уд и ви тельн ая ч асти ц а, сущ ество ван и е ко то ро й б ы ло п р ед сказан о в 193 2 г. п р и и зуч ен и и яд ерн ы х р еакц и й В . П аули : то лько ч ер ез 25 лет о н а б ы ла эксп ер и м ен тальн о о б н ар уж ен а. Н о сам о е уд и ви тельн о е и загад о ч н о е в сущ ество ван и и н ей тр и н о заклю ч ается в то м , ч то о н о м о ж ет п р о лететь ч ер ез то лщ у вещ ества З ем ли , аб со лю тн о н е взаи м од ей ствуя с н и м : о н о н е взаи м о д ей ствует н и с каки м вещ еством З ем ли . Н о сам о е загад о ч н о е со сто и т в н ево зм о ж н о сти эксп ер и м ен тальн о го о б н ар уж ен и я м ассы н ей тр и н о . Е сли ж е в эксп ер и м ен тах то ч н о устан о ви тся м асса н ей тр и н о, то м асса тем н о й м атер и и п лю с м ассы н ей тр и н о в 10 р аз увели ч и т ср ед н ю ю п лотн ость вещ ества в н аш ей В селен н о й : сей ч ас ср ед н яя п лотн о сть вещ ества в 1 00 р аз н и ж е кр и ти ч еско го зн ач ен и я, а п р и уч ете м ассы «н еви д и м ой », тем н о й м атер и и и н ей тр и н о п ло тн о сть вещ ества во В селен н о й со стави т в 10 р аз м ен ьш е кр и ти ч еско го зн ач ен и я. А такж е м о ж н о п р ед п о ло ж и ть, ч то сущ ествую т каки е-то н ам аб со лю тн о н еи звестн ы е и н еп о зн ан н ы е ви д ы , ф ор м ы м атер и и : п р и уч ете всех эти х о б сто ятельств (т. е. со вр ем ен н ая, н ам и звестн ая п ло тн о сть вещ ества 10 -30 г/см 3 п лю с м ассы тем н о й м атер и и и н ей тр и н о , а такж е возм о ж н ы х ф о рм и ли ви д о в како й -то со вер ш ен н о н ово й м атер и и ) вп олн е во зм о ж н а см ен а, п о тр етьем у сц ен ар и ю р азви ти я В селен н о й А . Ф р и д м ан а, р асш и р ен и я ее сж ати ем : во зм о ж н о ко ллап си р о ван и е н аш ей В селен н о й ч ер ез м и лли ар д ы лет и п ревр ащ ен и е ее в си н гуляр н о сть б еско н ечн о сти п ло тн ости м атер и и и и скр и влен и я п ростр ан ства-вр ем ен и . Э ту си н гуляр н о сть б еско н еч н о сти м о ж н о н азвать п о -р азн о м у: 1) о н а есть Д А О Л ао -Ц зы ; 2) о н а есть ф и лосо ф ско е всеед и н ство В л. С оло вьева; 3) о н а м о ж ет б ы ть ед и н ы м аб со лю том П ло ти н а, эм ан ац и ей ко тор о го является все м н о гоо б р ази е в м и р е; 4) эта б еско н ечн ая си н гуляр н о сть м о ж ет б ы ть го р ячей В селен н о й Г . Г ам о ва в м и лли ар д ы м и лли ар д о в град усо в тем п ер атур ы , в р езультате Б о льш о го взр ы ва ко то ро й рож д ается н аш а В селен н ая как м н ого ли кая и м н о го кр асо ч н ая о р ган и зован н ая ц ело стн о сть; 5) м о ж н о эту си н гуляр н о сть б еско н еч н о сти п р ед стави ть как х ао ти ч ескую ко см о ло ги ч ескую тур б улен тн о сть И . П р и го ж и н а, в р езультате Б о льш о го взры ва ее рож -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
26
26
д ается и з х ао са В селен н ая как д и сси п ати вн ая си стем а ор ган и зо ван н ы х стр уктур : и з х ао са ро ж д ается В селен н ая как д и сси п ати вн ая стр уктурн ая ор ган и зац и я; 6) м о ж н о эту си н гуляр н о сть п р ед стави ть как п ер ви ч н ы й ато м Л ем етр а, Б о льш ой взр ы в ро ж д ает н аш у В селен н ую ; и , н акон ец , 7) эта си н гуляр н о сть б еско н ечн о сти м о ж ет б ы ть и д ен ти ф и ц и р о ван а с ви р туальн ы м кван то вы м вакуум о м А лан а Г ута (198 0 ): ви р туальн ы й кван то вы й вакуум как р азд уваю щ аяся и н ф ляц и о н н ая ф и зи ч еская р еальн о сть — си н гуляр н ая б еско н еч н о сть. К ак р азд уваю щ аяся ви р туальн ая б ескон еч н о сть кван то вы й вакуум есть н еб ы ти е, со д ер ж ащ ее в сво ем «си н ер гети ч еском п о тен ц и але» п о лн о ту всей б ы ти й н о й актуальн о сти р о ж д ен и я В селен н о й : как р азд уваю щ и й ся «си н ер гети ч ески й п о тен ц и ал», ви р туальн ы й кван то вы й вакуум есть б и ф ур кац и я, катастро ф и ч ески й Б о льш о й взр ы в ко то ро й п р евр ащ ает «си н ер гети ч ески й п о тен ц и ал» сам оор ган и зац и и в актуали зи р о ван н ую сам оор ган и за ц и ю В селен н о й как п о лн о ту реальн о го б ы ти я.
§ 2. Б ол ьш ой в зр ы в гор я ч ей В сел ен н ой Г ам ов а Ж и зн ь — ф ен о м ен ко см о ло ги ч ески й . П о д ко см о ло ги ч ески м ф ен ом ен ом ж и зн и м ы п о н и м аем те ко см о ло ги ч ески е п р ед п о сы лки , ко то р ы е так и ли и н ач е яви ли сь ф ун д ам ен тальн ы м усло ви ем во зм о ж н о сти во зн и кн о вен и я и сущ ество ван и я ж и зн и н а н аш ей п лан ете З ем ля. П р и это м м ы н е п р и н и м аем «ан тро п н ы й п р и н ц и п » как «ч ело веч ески й п р и н ц и п », д ля ко то ро го сущ ествует В селен н ая тако вая, какая о н а есть. В о -п ер вы х , н асто ящ и й во зр аст В селен н о й — м еж д у 1 5 и 2 0 м и лли ар д ам и лет, а н аш а С о лн ечн ая си стем а вм есте с С о лн ц ем сущ ествует 10 м и лли ар д о в лет. З н ач и т, во зр аст н аш ей С о лн еч н о й си стем ы н а 5 и ли 10 м и лли ар д ов лет м о ло ж е, ч ем н асто ящ и й , р еальн ы й во зр аст В селен н о й . Э то озн ач ает, ч то если м ы вер и м в п р и н ц и п п р и ч и н н о сти как ф ун д ам ен тальн ы й и н езы б лем ы й п р и н ц и п п р и р о д ы , то соверш ен н о о ч еви д н о , ч то С о лн еч н ая си стем а н аш а, во зн и кш ая н а 5 и ли 1 0 м и лли ар д ов лет п о зж е, ч ем В селен н ая, н е м о гла б ы ть п р и ч и н о й , о казавш ей сво е вли ян и е н а ф о рм и ро ван и е стро ен и я и стр уктур ы В сел ен н о й и ее р асш и р ен и я: п о зж е во вр ем ен и во зн и кш и й ф ен о м ен н е м о ж ет б ы ть п р и ч и н о й ран ее во вр ем ен и во зн и кш его ф ен о м ен а. В о -втор ы х , п о ка м ы зн аем , ч то ед и н ствен н о й и ун и кальн о й п лан ето й во всей С о лн еч н о й си стем е, н а ко то ро й и м еется б и о сф ер а как ед и н ство ж и во го и ко сн о го вещ ества, является н аш а Зем ля, во зр аст ко то ро й — 5 м и лли ард ов лет, и з ко тор ы х во зн и кн овен и е ж и зн и — 4 м и лли ар д а лет то м у н азад . С лед о вательн о , ж и зн ь возн и кла н а 6 м и лли ар д о в лет п о зж е во зн и кн о вен и я С о лн еч н о й си стем ы и н а 1 0 и ли 1 5 м и лли ар д ов л ет п о зж е во зн и кн о вен и я В селен н о й : во зн и кн о вен и е ж и зн и н а о д н о й и з п лан ет С о лн еч н о й си стем ы н и как н е м о гло о казать сво е вли ян и е н а р о ж д ен и е и р асш и р ен и е В селен н о й . В -тр етьи х , м атер и альн ы м н о си телем ж и зн и являю тся сп ец и ф и ч ески е стр уктур ы м о лекул: н и элем ен тар н ы е ч асти ц ы , н и ато м ы н е м о гут и н е являю тся м атер и альн ы м и н о си телям и ж и зн и , хо тя б ез н и х м о лекулы н е м о гут сущ ество вать. З н ач и т, ж и зн ь как таковая связан а н еп о ср ед ствен н о со сп ец и ф и ч ески м стро ен и ем и стр уктур н о й о р ган и зац и ей м о лекул, а н е ато м о в и ли элем ен тар н ы х ч асти ц , леж ащ и х в о сн о ве м о лекул. И м ен н о п оэто м у тр еб уется н ео б хо д и м о сть р ассм о тр ен и я стан о влен и я В селен н о й как ро ж д ен и я части ц , яд ер , ато м о в, м о лекул и т. д .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
27
27
М ы уж е о тм ети ли , ч то стан о влен и е В селен н о й п о сле Б о льш о го взр ы ва есть ее р асш и р ен и е, со сто ящ ее и з р ад и ац и о н н о -д ом и н ан тн о й , вещ ествен н о -д ом и н ан тн ой и галакти ко -д ом и н ан тн о й ф аз: р ад и ац и о н н о -д о м и н ан тн ая ф аза связан а в о сн о вн ом с о б р азован и ем элем ен тар н ы х ч асти ц и легки х яд ер вод ор о д а и гели я как о сн о вн ы х ви д о в вещ ества во В селен н о й : вещ еств о во В селен н о й со сто и т и з 75 % во д ор од а и 2 3 % гели я, а о стальн ы е 2 % — и з тяж елы х хи м и ч ески х элем ен тов. В ещ ествен н о -д о м и н ан тн ая ф аза о со б ен н о важ н а и су щ ествен н а д ля б и о сф ер н о й теор и и В . И . В ер н ад ско го, и б о с н ей связан о о б разо ван и е атом ов и м о лекул: н асто ящ и м и п о д ли н н ы м вещ ество м как таковы м являю тся и м ен н о атом ы , и з ко то р ы х со сто ят м о лекулы как си стем ы сп ец и ф и ч еско го стро ен и я и стр уктур н о й о р ган и зац и и ато м о в. М ы вы д ели ли галакти ко -д ом и н ан тн ую ф азу как сам о сто ятельн ую и сам о д о стато чн ую ф азу сам оор ган и зац и и м атер и и во В селен н о й п о след ую щ и м со об р аж ен и ям : во -п ер вы х , галакти ка как си стем а звезд и и х ско п лен и й — ц ело стн ая и сам од о стато ч н ая си стем а: р асш и р ен и е В селен н о й заклю ч ается во всео б щ ем р азб еган и и галакти к д р уг от д р уга; во -вто р ы х , сово куп н о сти галакти к о б р азую т и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я, в ко тор ы х ф ор м и р ую щ ую ро ль и гр ает н е м атер и я в б ар и о н н о й ф о рм е, а «тем н ая м атер и я» как скр ы тая, «н еви д и м ая» гр ави тац и я (гр ави тац и о н н ая м асса и эн ер ги я): галакти ко -д о м и н ан тн ая ф аза — ф аза сп ец и ф и ч еско го д о м и н и ро ван и я «тем н о й м атер и и », о тли ч н о й о т б ари о н н о й м атери и как вещ ества, со сто ящ его и з о б ы ч н ы х , н ам зн ако м ы х элем ен тар н ы х ч асти ц , ато м о в, м о лекул и т. д . Ч асти ц ам и «тем н ой м атер и и » являю тся н ам н езн аком ы е п р ед п о лагаем ы е м о н о п о ли , акси о н ы , гр ави ти н о и д р уги е суп ер си м м етр и ч н ы е суп ер п ар тн еры о б ы ч н ы м элем ен тар н ы м части ц ам . В -тр етьи х , вы д елен и е н ам и галакти ко -д ом и н ан тн ой ф азы сам о ор ган и зац и и м атер и и во В селен н о й о б ъ ясн яется тем ф акто м , ч то во В селен н о й «тем н ая м атер и я» со ставляет 80 % , а б ар и о н н ая — всего 2 0 % . П о этом у п о и ск «тем н о й м атер и и », вы ясн ен и е ее п р и ро д ы и ее стр уктур н ой о р ган и зац и и со ставляет ф ун д ам ен тальн ую зад ач у эп и стем о ло ги и астро ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и ко см о логи и . А теп ер ь б о лее п о д ро б н о и п о след о вательн о р ассм отр и м р еали зац и ю го р яч ей В селен н о й в д ей стви тельн о м стан о влен и и и р асш и р ен и и В селен н о й . С х ем ати ч ески и усло вн о р еали зац и ю гор яч ей В селен н о й д ели м н а тр и стад и и : 1) стад и я гор яч ей кух н и ; 2) стад и я теп ло й кух н и ; 3) стад и я х о ло д н о й кух н и . Г ор яч ая кух н я — кух н я, гд е и зго то вляю тся сам ы е и зы скан н ы е б лю д а — ф ун д ам ен тальн ы е и элем ен тар н ы е ч асти ц ы — квар ки , леп то н ы и ад ро н ы . В п ервы е м и лли ар д н ы е д о ли секун д ы п о сле Б ольш о го взр ы ва о б р азуется во В селен н о й тер м о д и н ам и ч еско е р авн овеси е с тем п ер атуро й м и лли ар д ов м и лли ар д ов гр ад усо в (1013К ), в ко то ро м м атер и я н ахо д и тся в в и р туальн о -п лазм ен н о й см еси , гд е вещ ествен н о сть и и злуч ен и е п р ед ставляли со б о й н ер азли ч и м о е ед и н о е ц ело е. З атем п о м ере р асш и р ен и я В селен н о й и ее п о х о ло д ан и я п р ои сх о д и т о тд елен и е вещ ества о т и злуч ен и я: п р о и схо д и т п ро ц есс «вы м ерзан и я ч асти ц », т. е. о б р азо ван и я ч асти ц и ан ти ч асти ц — квар ки и леп то н ы и и х ан ти ч асти ц ы . И так, в гор яч ей кух н е и зго то вляю тся сам ы е и зы скан н ы е б лю д а — ф ун д ам ен тальн ы е ч асти ц ы — кварки и леп то н ы и со о тветствен н о си лы , и х связы ваю щ и е, — си льн ы е ц ветн ы е взаи м о д ей стви я м еж д у квар кам и п о ср ед ством глю о н о в и электро -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
28
28
м агн и тн ы е взаи м о д ей стви я м еж д у электр о н ам и с п ом ощ ью ф о то н ов. К ак п о д ч ер ки ваю т уч ен ы е сп ец и али сты -элем ен тар щ и ки , во зм о ж н о, в сам ую р ан н ю ю эру Б о льш о го взры ва м о гли п ояви ться м асси вн ы е п р ом еж уто ч н ы е векто р н ы е ч асти ц ы — б о зо н ы — W± и Z0, являю щ и еся п ер ен о сч и кам и слаб ы х взаи м о д ей стви й в электро слаб ы х взаи м о д ей стви ях . С лед о вательн о , о б р азован и е ти п о в взаи м о д ей стви й п р о и сх од и ло и ли м о гло п р о и сх од и ть след ую щ и м об р азо м : во -п ер вы х , о б р азо ван и е ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц — квар ко в и леп то н о в — ед и н о врем ен н о связан о с о б р азован и ем ти п о в и х взаи м о д ей стви й — ц ветн ы х взаи м од ей стви й и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й : сн ач ала эти взаи м о д ей стви я п р ед ставляли со б о й ед и н ую о д н у какую -то суп ер си лу с о д н о й ко н стан то й связи . В это й ед и н о й суп ер си ле си льн ы е ц ветн ы е и электро слаб ы е взаи м о д ей стви я б ы ли р авн ы п о ко н стан те связи , т. е. о н и б ы ли си м м етр и ч н ы м и , а затем эта си м м етр и я как то ж д ество си л си льн ы х ц ветн ы х и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й сп о н тан н о н ар уш ается и в р езультате сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и суп ер си лы п ро и схо д и т р асщ еп лен и е это й суп ер си лы н а д ва ти п а взаи м о д ей стви й — си льн ы х ц ветн ы х и электр о слаб ы х взаи м од ей стви й . А уж е п о сле это го п р о и сход и т сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й и в р езультате это го н ар уш ен и я п р о и сх од и т р асщ еп лен и е электро слаб о й си лы как ед и н о й си м м етр и и н а д ва сам о сто ятельн ы х ти п а взаи м о д ей стви й — электро м агн и тн ы е и слаб ы е взаи м о д ей стви я. З н ач и т, в со сто ян и и тер м о д и н ам и ческо го р авн о веси я с м и лли ар д ам и м и лли ар д ов гр ад усов тем п ер атур ы (10 13К ), ко гд а м атер и я н ахо д и лась в ви р туальн о п лазм ен н о м со сто ян и и р авен ства вещ ества и и злуч ен и я и ко гд а н е сущ ествовали го то вы е р еальн ы е ф и зи ч ески е ч асти ц ы , сущ ество вала о д н а какая -то ед и н ая суп ер си ла, ко то р ая, п о м ер е п ох о лод ан и я В селен н о й и «вы м ер зан и я» ч асти ц , р асщ еп ляется н а д ва ти п а ф ун д ам ен тальн ы х взаи м од ей стви й — си льн ы е ц ветн ы е м еж д у квар кам и п о ср ед ством глю о н о в и электро слаб ы е м еж д у электро н ам и и н ей тр и н ам и с п о м ощ ью ф ото н ов и м асси вн ы х векто рн ы х ч асти ц — W± и Z0. А уж е п о зж е п рои сх о д и т сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и электрослаб ы х взаи м о д ей стви й , в р езультате ч его п р о и сх од и т р асщ еп лен и е электр о слаб ы х си л н а электро м агн и тн ы е и слаб ы е. И так, р асш и р ен и е В селен н о й как сам оо р ган и зац и я м атер и и есть ед и н о вр ем ен н ы й п р о ц есс ф о рм и ро ван и я ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц — квар ко в, леп то н о в, н ей тр и н о , ф о то н о в и п р ом еж уто ч н ы х вектор н ы х ч асти ц — б о зо н о в W± и Z0 (а м о ж ет б ы ть, и Х и гтсовы х ч асти ц и си л, и х связы ваю щ и х , — си льн ы х ц ветн ы х , слаб ы х и электр ом агн и тн ы х , котор ы е являю тся си лам и , ор ган и зую щ и м и эти ф ун д ам ен тальн ы е и элем ен тар н ы е ч асти ц ы в м и кр о стр уктур ы , м елко стр уктур ы (атом ы , м о лекулы и т. д .) и кр уп н ом асш таб н ы е стр уктур ы п о ср ед ство м си лы гр ави тац и о н н ы х взаи м о д ей стви й : р асш и р яю щ аяся В селен н ая, п о стро ен н ая и з ч асти ц б ар и о н н о й и «тем н о й м атер и и », п о сто ян н о ко н струи р уется и у п о р яд оч и вае тся с п о м о щ ью си л ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — ц ветн ы х , электро м агн и тн ы х , слаб ы х и п р еж д е всего гр ави тац и он н ы х , си ла ко то р ы х в о б ласти части ц п р ен еб р еж и м о м ала, н о о гро м н а в кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур ах и и х взаи м о д ей стви ях . С лед о вательн о , о д н и м и з м ех ан и зм ов зако н о м ерн о сти сам оор ган и зац и и В селен н о й является н ар уш ен и е (сп о н тан н о е) си м м етр и и : в сам ую р ан н ю ю эп ох у ср азу п о сле Б о льш о го взр ы ва В селен н ая н ах о д и лась в со сто ян и и м акси м альн о вы со ко й си м м етр и и . П ро ц есс о б р азован и я как ч асти ц , так и си л, и х связы в аю щ и х , — р езультат н ар уш ен и я б олее вы со ко й си м м етр и и : н ар уш ен и е си м м етр и и в р асш и р ен и и В селен -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
29
29
н о й — п р оц есс м н о го кач ествен н о й ген ер ац и и в сам оор ган и зац и и м атер и и и уп о р яд о ч и ван и я это й м н о го кач ествен н ости во все усло ж н яю щ и еся стр уктур ы во В селен н о й . Н ар уш ен и е си м м етр и и — п о ро ж д ен и е н о во го и его уп о р яд оч и ван и е си лам и ти п о в ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й : н ар уш ен и е си м м етр и и н ельзя п р ед стави ть как б есп о ряд о к и о б р азо ван и е то лько х ао са во В селен н о й . Н а сам ом д еле, н ар уш ен и е си м м етр и и как зако н ом ер н ы й м ех ан и зм сам о ор ган и зац и и м атер и и во В селен н ой и гр ает ф ун д ам ен тальн ую р о ль в м н о го кач ествен н о й ген ер ац и и ф ун д ам ен тальн ы х и элем ен тар н ы х ч асти ц и си л, и х связы ваю щ и х : н о вы е ч асти ц ы и н о вы е си лы , и х связы ваю щ и е, п о являю тся и о б р азую тся в эво лю ц и и В селен н о й в р езультате сп о н тан н о го н ар уш ен и я (и ли п ро сто н ар уш ен и я) си м м етр и и ; всегд а есть н еч то ед и н о е, то ж д ествен н о е, н еко е ун и ф и ц и р о ван н о е ед и н ство, а н ар уш ен и е си м м етр и и есть п р о ц есс д и вер си ф и кац и и это го то ж д ества, ед и н ства и и н н о вац и и н о во й м н о гокач ествен н о й ген ер ац и и ч асти ц м атери и и си л, и х связы ваю щ и х : ед и н ство си м м етр и и и н аруш ен и я си м м етр и и п р ед ставляет со б о й ф ун д ам ен тальн ы й м ех ан и зм эволю ц и и В селен н о й как сам о ор ган и зац и и м атер и и в п р о стр ан ствен н о вр ем ен н о м ее р асш и р ен и и . И так, сущ ествен н ы м закон о м сам оор ган и зац и и м атер и и в р асш и р яю щ ей ся В селен н о й является сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етри и (во об щ е н ар уш ен и е ее), в р езультате ч его п о являю тся н о вы е ч асти ц ы и си лы , и х о р ган и зую щ и е, — кварки и леп то н ы и и х си лы взаи м о д ей стви я — си льн ы е ц ветн ы е и электр о слаб ы е, а в д альн ей ш ем п о х о ло д ан и и В селен н о й п р о и сх од и т н ар уш ен и е си м м етр и и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й , в р езультате ч его электр о слаб ы е взаи м о д ей стви я р асщ еп ляю тся н а д ва сам о сто ятельн ы е взаи м о д ей стви я — электро м агн и тн ы е и слаб ы е. М ы эти м х оти м п о д ч ер кн уть ту м ы сль, ч то н ы н е н ам и звестн ы е ч еты р е ти п а взаи м о д ей стви й — си льн ы е (ц ветн ы е и ад р о н н ы е), электро м агн и тн ы е, слаб ы е и гр ави тац и о н н ы е си лы , д ей ствую щ и е в расш и р ен и и В селен н о й как сам оор ган и зац и и м атер и и в структур ы — м и кр озер н и сты е, м елко зер н и сты е и кр уп н о м асш таб н ы е, — р езультат н аруш ен и я си м м етр и и ед и н о го сущ его и суп ер си лы , сущ ество вавш и х в како й -то си н гуляр н о сти д о Б о льш о го взр ы ва: Б о льш ой взр ы в как катастро ф а есть ед и н о вр ем ен н ы й п р о ти вор еч и вы й п ро ц есс д и верси ф и кац и и как р азр уш ен и я си м м етр и и си н гуляр н о сти и и н н о вац и и к ак со зи д ан и я н о во го м и р а ч асти ц и си л, и х уп о р яд о ч и ваю щ и х . П оэто м у Б о льш о й взры в как д вуед и н ы й п р о ц есс катастро ф ы , и сч и сляем ы й м и лли ар д н ы м и д о лям и секун д ы , есть д и алекти ч ески й взр ы в д и вер си ф и кац и и и и н н о вац и и : он есть п ро ц есс ро ж д ен и я и стан о влен и я н аш ей В селен н о й . Р ассм атр и вая го р яч ую кух н ю Г . Г ам о ва, м ы д о лж н ы о тм ети ть ещ е о д и н сущ ествен н ы й зако н сам оор ган и зац и и м атер и и : р еч ь и д ет о ф азо во м п ер ех о д е. П о сущ еству м ы касали сь то лько п р о б лем ы ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц — квар ков и леп то н о в — и си л, и х о р ган и зую щ и х , а ч то касается п р об лем ы элем ен тар н ы х ч асти ц , т. е. ад р о н н ы х , и ч асти ц «тем н о й м атери и » как гр ави тац и и , ее м ы со вер ш ен н о н е затро н ули . П оэто м у н а н и х след ует кратко о стан о ви ться. К вар ки и леп то н ы , как м ы уж е зн аем и з стан д ар тн о й м од ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , н е являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и н а эн ер ги ях вы ш е 1 0 15Г эВ : о н и являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и н а эн ер ги ях д о 10 15Г эВ , а вы ш е эти х эн ер ги й , ко гд а п р о и схо д и т сли ян и е всех тр ех кон стан т связи си л ц ветн ы х и электр о слаб ы х , п ер естаю т б ы ть ф ун д ам ен тальн ы м и . Э то п ер во е. А вто ро е заклю ч ается в том , ч то д о квар ко -ад ро н н о го ф азово го п ер ех од а, т. е. д о ко н вер си и квар ко в в ад ро н ы , квар ки б ы ли сво б о д н ы м и ч асти ц ам и , ко тор ы е м о гли вступ и ть со сво и м и ан ти квар кам и в ан н и ги ля-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
30
30
ц и ю . Н а р ан н ей стад и и в го р яч ей кухн е в ан н и ги л яц и ю вступ али электр о н ы и п о зи тро н ы , в р езультате ч его зн ач и тельн ая и х ч асть п р евр ащ алась в и злуч ен и е. М о ж ет б ы ть, в д ей стви тельн о сти ко см и ч еско е м и кро во лн о во е ф он о во е и злуч ен и е (р ели кто во е и злуч ен и е), д о хо д ящ ее д о н ас с сам о го р ан н его врем ен и Б о льш о го взр ы ва и о круж аю щ ее н ас и зо тро п н о со всех н ап р авлен и й п р о стр ан ства В селен н о й , — и м ен н о о тч асти р езультат эти х ан н и ги ляц и й квар ко в и ан ти кварко в, электро н о в и п о зи тро н ов. К вар к-ад ро н н ы й ф азо вы й п ер ехо д как ко н вер си я квар ков в ад рон ы есть о ч ен ь важ н ы й и су щ ествен н ы й зако н сам о ор ган и зац и и м атер и и в стан о влен и и и р асш и р ен и и В селен н о й , и б о в р езультате ко н вер си и квар ков в ад ро н ы о б р азуется н о вы й м и р б ар и о н н о й м атер и и — м и р си льн ы х яд ер н ы х (т. е. ад р о н н ы х ) взаи м о д ей стви й , о тли ч н ы й о т м и р а си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й м еж д у ц ветн ы м и квар кам и ч ер ез п о ср ед ство глю о н о в, такж е ц ветн ы х : м и р ад р о н н ы х си льн ы х взаи м о д ей стви й — п ро и зво д н ы й м и р о т м и р а квар ко в и и х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й . П оэто м у кварк-ад ро н н ы й ф азо вы й п ер ехо д как ко н верси я квар ков в ад ро н ы — ф ун д ам ен тал ьн ы й м ех ан и зм зако н а сам оор ган и зац и и м атер и и в хо д е эво лю ц и и В селен н о й : о н яви лся закон о м со зи д ан и я б ар и о н н о й м атер и и , со ставляю щ ей 20 % всей м атер и и во В селен н о й . Ф ун д ам ен тальн ая зн ач и м о сть б ар и о н н о й м атер и и , как м ы о б этом уж е п и сали , заклю ч ается в во зм о ж н о сти о б р азо ван и я ч асти ц «тем н о й м атер и и » и з части ц б ар и о н н о й м атер и и . Т ак, акси о н ы как п р етен д ен ты -кан д и д аты н а ро ль части ц «тем н ой м атер и и » м о гут б ы ть п олуч ен ы в р езультате ф азового п ер ехо д а п и о н -акси о н н ой ко н вер си и : Ν + π -> W + a (а — акси о н ы ). Т аки м ж е ф азо вы м п ер ехо д о м м о ж н о п олуч и ть м о п о н о ли как ч асти ц ы «тем н о й м атер и и » п утем конверсии ква р ка в м о н оп о ли : γ + q -> Μ . Т аки м о б р азом , ф азо вы й п ер ехо д как ко н вер си я о д н и х ч асти ц в д р уги е является н е ло кальн ы м и ч астн ы м случ аем , а у н и вер сальн ы м и ф ун д ам ен тальн ы м зако н ом сам оор ган и зац и и м атер и и как со зи д ан и я и тво р ен и я со верш ен н о н о во й м атер и и в х од е эво лю ц и и В селен н о й : зако н кон вер си и как ф азо во го п ер ехо д а является всео б щ и м зако н ом сам оор ган и зац и и м атер и и во В селен н о й . И так, м ы м о ж ем п о д ы то ж и ть и вы д ели ть тр и зако н а сам оор ган и зац и и м атер и и в го р яч ей кух н е, гд е и зго то вляю тся сам ы е и зы скан н ы е б лю д а — ф ун д ам ен тальн ы е и элем ен тар н ы е ч асти ц ы и си лы , и х связы ваю щ и е, ор ган и зую щ и е и уп о ряд о ч и ваю щ и е: 1) зако н си м м етр и и ; 2) зако н н ар уш ен и я си м м етр и и ; 3) зако н ко н вер си и как ф азового п ер ехо д а. Р о ль б ар и о н н о й м атер и и в р асш и р ен и и сам оор ган и зую щ ей ся н аш ей В селен н о й ф ун д ам ен тальн а и у н и вер сальн а. В о -п ер вы х , с б ар и о н н о й м атер и ей связан ы , так и ли и н ач е, н еп о сред ствен н о и ли о п о ср ед о ван н о , тр и ти п а си л взаи м о д ей стви й — си льн ы е (ц ветн ы е и ад р о н н ы е), электро м агн и тн ы е и слаб ы е; во -вто р ы х , вод ор од и гели й как элем ен ты б ар и о н н о й м атер и и в о б щ ем б алан се вещ ества (м ы п о ка и склю ч аем и злуч ен и е и « тем н ую м атери ю ») во В селен н о й со ставляю т, как уж е отм еч али , 75 % и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
31
31
2 3 % соо тветствен н о ; в-третьи х , б ар и о н н ая м атер и я как яд ер н о е топ ли во в яд ерн о м р еакто р е в н ед р ах звезд и гр ает и склю ч и тельн о важ н ую р о ль в эво лю ц и и В селен н о й : ж и зн ь звезд ы есть тер м о яд ер н ы е р еакц и и п р евр ащ ен и я во д ор од а в гели й и т. д . В это й связи м ы д о лж н ы уч есть то важ н о е и сущ ествен н о е о б стоятельство, связан н о е с б ар и о н н о й м атер и ей , ч то в со став о д н ой галакти ки вхо д и т б о лее 1 00 м и лли ард о в звезд , как н аш е С о лн ц е, в н ед р ах ко торо го сго р ает в яд ер н о м котле еж есекун д н о 6 00 τ во д о ро д а. А в галакти ке р аб о таю т б о лее 10 0 м и лли ар д ов яд ерн ы х р еакто ров, в ко то р ы х в ср ед н ем еж есекун д н о сгор ает б о лее 1 000 τ во д ор о д а. А есть звезд ы б олее м асси вн ы е, чем н аш е С о лн ц е, м асса ко то р ы х п р евосх од и т м ассу н аш ей ряд ово й звезд ы в 100 , 1 0 00 р аз, и , след о вательн о , в эти х звезд ах в 10 0 и в 1 0 00 р аз б о льш е сго р ает во д оро д а в о д н у секун д у. Т ако ва вп еч атляю щ ая р о ль б ар и о н н о й м атер и и в н аш ей В селен н о й , в ц елом х о ло д н о й : звезд ы н е то лько «свеч и » -и н д и катор ы , о свещ аю щ и е п уть н аш его п о зн ан и я ко см и ч ески х о б ъ екто в во В селен н о й , н о и н езам ен и м ы е и сточ н и ки теп ла, б ез ко то ро го м ы , ж и вы е сущ ества, н е то лько н е м о гли б ы м ы сли ть и п и сать о б этом , н о и п р о сто сущ ество вать. П о сущ еству м ы уж е н ачали р ассм атри вать вто р ую кух н ю Г . Г ам ова п о сле Б о льш о го взры ва: вто р ая кух н я — теп лая кух н я как ку х н я п ер ви ч н ого н уклео си н теза, и зго то вляю щ его легки е яд р а во д о ро д а и гели я, д о м и н и р ую щ ая р асп р о стр ан ен н о сть ко то р ы х в п ло тн о сти вещ ества (б ез уч ета ч асти ц «тем н о й м атер и и », и злуч ен и я и т. д .) во В селен н о й со ставляет со ответствен н о 7 5 % и 23 % . З н ач и т, в го ряч ей кух н е и зго товляю тся сам ы е и зы ск ан н ы е б лю д а — ф ун д ам ен тальн ы е и элем ен тар н ы е ч асти ц ы — квар ки , леп то н ы , а такж е ад ро н ы и си лы , и х связы ваю щ и е и о р ган и зую щ и е, — си льн ы е ц ветн ы е, си льн ы е ад р о н н ы е, электро м агн и тн ы е и слаб ы е взаи м о д ей стви я. А гр ави тац и о н н ы е си лы в м и р е м и кро ч асти ц н асто лько слаб ы , ч то м о ж н о и м и п р ен еб р еч ь, х отя н а эн ер ги ях п лан ко вско го м асш таб а mpl=1019Г эВ п о является н астоятельн ая н ео б х од и м о сть учета и х , если стр ем и м ся к суп ертеор и и всего сущ его . Б ез гор яч ей кух н и , гд е и зго то вляю тся и зы скан н ы е б лю д а, н ево зм ож н о в теп ло й кух н е о сущ ествлен и е п ер ви ч н о го си н теза о б р азо ван и я легки х яд ер во д о ро д а и гели я, являю щ и х ся о сн о вн ы м яд ер н ы м гор ю ч и м д ля тер м о яд ер н ы х р еакц и й в н ед р ах звезд : б ар и о н н ая м атер и я является о сн о вн ы м то п ли вом д ля п о д д ер ж ан и я ж и зн и звезд ы . М ы н и ж е п р и и сслед о ван и и ч ер н ы х д ы р уви д и м , ч то ж и зн ь звезд ы о п р ед еляется ед и н ством б ар и о н н о й и «тем н о й м атери и » как гр ави тац и о н н о й ее м ассы : ж и зн ь звезд ы — р авн о веси е м еж д у б ар и о н н о й м атер и ей как и сто ч н и ко м тер м о яд ер н ы х р еакц и й в н ед р ах звезд ы и сж ати ем соб ствен н о й грави тац и о н н о й м а ссы . З н ачи т, ж и зн ь звезд ы б уд ет п ро д о лж аться д о тех п ор , п о ка н е сго р и т б ар и он н ая м атер и я как то п ли во терм ояд ер н ы х реакц и й в яд ер н ом ко тле в н ед р ах звезд ы : как то лько зако н ч и тся яд ер н о е то п ли во в яд ер н о м реактор е звезд ы , о н а, как ум ерш ая звезд а, н е сп о со б н а со п р оти вляться сж ати ю сво ей со б ствен н о й м ассы «тем н ой м атер и и » и в д о ли секун д ы п р евр ащ ается в ч ер н ую д ы р у. В ко ллап си р ую щ ей и вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р е вся б ар и о н н ая м атер и я во всех ли ках и сч езает, п р евр ащ аясь в од н у гр ави тац и о н н ую м ассу «тем н о й м атери и »: б ар и о н н ая м атер и я в ч ер н о й д ы р е и сч езает в си н гуляр н о сть как б еско н еч н ость п ло тн о сти «тем н о й м атер и и » как м ассы гр ави тац и и и и скр и влен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и . Т аки м о б р азом , зн ач ен и е и зго товлен и я в теп ло й кух н е легки х яд ер во д ор о д а и гели я как б ари о н н о й м атери и о гро м н о : он о д ает «ж и зн ь» звезд е. А звезд а — н е толь-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
32
32
ко «свети льн и к» -и н д и катор , о свещ аю щ и й н ам п уть п о зн ан и я ко см и ч ески х о б ъ екто в (таки м «свети льн и ко м » -и н д и катор ом является кр асн о е см ещ ен и е сп ектр альн ы х ли н и й ), н о и о тап ли ваю щ и е х о ло д н ую В селен н ую яд ер н ы е р еакто р ы , п о стро ен н ы е сам о й п р и род о й и р ассы п ан н ы е п о всем у п ро стр ан ству В селен н о й во всех ее о б ластях и уго лках : то лько во всем м етагалакти ч еско м п р о стр ан стве В селен н о й п о стро ен о п ри р о д о й б о лее 1 0 21 р еакто ров в соо тветстви и с ч и сло м звезд — 1021. В о -п ер вы х , в н ед р ах звезд ы п р о и схо д ят терм о яд ерн ы е р еакц и и п р евр ащ ен и я во д ор о д а в гели й и т. д .; во -втор ы х , в ее н ед р ах , тем п ер атур а в котор ы х д о сти гает д есятков и сотен м и лли о н ов гр ад усов, п ро и схо д ят п о сто ян н ы е сто лкн о вен и я п ро то н а и электр о н а, в р езультате ч его о б р азую тся н ей тр о н и н ей тр и н о , ко то ро е ср азу ж е п о ки д ает звезд у, захвати в часть ее эн ер ги и : p + е --> n0 + vc. А затем п р о и сх од и т р асп ад н ей тр о н а н а п р ото н , электро н и электро н н о е ан ти н ей тр и н о, которо е ср азу ж е п о ки д ает звезд у, ун о ся ч асть эн ер ги и . А теп ер ь п о см о тр и м б олее д етальн о р асп ад н ей тр он а: н а ф ун д ам ен тальн о м ур овн е квар ко во го стро ен и я и стр уктур ы м атер и и : н ей тро н со сто и т и з трех квар ков — n(u, d, d), а п р ото н со сто и т и з тр ех д р уги х квар ков — p(u, u, d). П о ч ем у н ей тр о н р асп ад ается н а п рото н , электро н и электро н н о е ан ти н ей тр и н о? П о том у ч то н ей тр о н со сто и т и з б о лее тяж елы х квар ков — n(u, d, d), ч ем п ро то н p(u, u, d): И з это го слаб о го р асп ад а н ей тр о н а η м ы ви д и м , ч то электро н — е и электр о н н о е ан ти н ей тр и н о о б р азую тся за сч ет р асп ад а d-квар ка в н ей тр о н е — n (u, d, d). П о чем у м ы в сво ей р аб о те п и ш ем о б о всем ? В о -п ер вы х , н а со вр ем ен н ом уро вн е р азви ти я н ауки со вер ш ен н о н ево зм о ж н о о б ъ ясн ен и е и п о н и м ан и е ко см о ло ги ч еско й п р о б лем ы р асш и р ен и я В селен н о й , ее стан о влен и я и эво лю ц и и п о сле Б о льш о го взр ы ва б ез астро ф и зи ки элем ен тарн ы х ч асти ц : и м ен н о астро ф и зи ка элем ен тар н ы х ч асти ц н ап о лн яется ко н кр етн ы м со д ер ж ан и ем (т. е. б ар и о н н о й и «тем н о й м атер и ей ») в р асш и р яю щ ую ся В селен н ую : Б о льш о й взры в как катастро ф и ч ески й п р о ц есс ед и н ства д и верси ф и кац и и (т. е. р азр уш ен и я) и и н н о вац и и (т. е. со зи д ан и я н о во го) — н ач ало со зд ан и я м и р а элем ен тар н ы х ч асти ц , яд ер, ато м о в, м олекул и т. д . и о д н о врем ен н о «тво р ен и я» В селен н о й и ее п р о стр ан ствен н о й стр уктур ы в ц ело м . Н ельзя п р ед ставлять сам оор ган и зац и ю м атер и и то лько как ро ж д ен и е и ф ор м и ро ван и е элем ен тарн ы х ч асти ц , атом о в, м о лекул в п усто й В селен н о й : н а сам ом д еле сам п р оц есс сам оор ган и зац и и м атер и и есть д вуед и н ы й п р о ц есс р о ж д ен и я части ц м атер и и и сам о стан о влен и я В селен н о й в ее п ро стр ан ствен н о -вр ем ен н о й ко см о ло ги ческо й стр уктур е. Р ож д ен и е ч асти ц и си л, и х связы ваю щ и х, и стан о влен и е В селен н о й в п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ой р азм ер н о сти — д вуед и н ы й ед и н о вр ем ен н ы й п р о ц есс: р асш и р ен и е В селен н о й п о сле Б о льш ого взр ы ва есть п р о ц есс н ап о лн ен и я ее р о ж д аю щ и м и ся ф ун д ам ен тальн ы м и и элем ен тар н ы м и ч асти ц ам и , яд р ам и , ато м ам и , м о лекулам и м атер и и , которы е «и зго то вляю тся» в гор яч ей кух н е, теп ло й и х о ло д н о й кух н е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
33
33
В о -втор ы х , след ует п о д ч ер кн уть, ч то в лю б о й стро ящ ей ся н ауч н о й теор и и , о тр аж аю щ ей ф ун д ам ен тальн о е стро ен и е В селен н о й , н ач альн ы е усл о ви я и о сн о вн ы е и х п ар ам етр ы , х ар актер и зую щ и е зако н ы , п р и н ц и п ы разви ти я В селен н о й , н е м огут б ы ть п ро и зво льн ы м и и случ ай н ы м и : зн ач ен и я как н ач альн ы х усло ви й , так и о сн о вн ы х п арам етро в — зако н о в, п р и н ц и п о в — д о лж н ы б ы ть о б о сн о ван ы . О н и н е д о лж н ы б ы ть н и п р о и зво льн ы м и , н и случ ай н ы м и , н ао б о ро т, о н и д о лж н ы б ы ть во взаи м о со гласо ван н ом ед и н стве: В селен н ая во зн и кает с сам о го н ач ала Б о льш о го взр ы ва как ед и н ая ц ело стн ая суп ер си стем а, все элем ен ты , о сн о вн ы е и главн ы е ч асти ко то ро й д о лж н ы н ах од и ться в си н х ро н и ческо м взаи м осо гласо ван и и и ед и н стве. 1. М и р о вы е ко н стан ты — гр ави тац и о н н ая Н ью то н а g, ско ро сть света Э й н ш тей н а с и п о стоян н ая П лан ка h — все уп ако ван ы и взаи м о со гласо ван ы , ч то д елает н ач альн ы е усло ви я стро го о б о сн о ван н ы м и . 2. З ако н ы сохран ен и я ф и зи ки — и м п ул ьса, м ом ен та и м п ульса и эн ер ги и — в п р и ро д е так взаи м о со гласо ван ы о б ъ екти вн о , ч то н ельзя и х р ассм атр и вать и зо ли ро ван н о. 3. П р и н ц и п ы си м м етр и и , од н о ро д н о сти , и зо тр о п н о сти п р о стр ан ства и о д н ор од н о сти вр ем ен и в сво ей си н хр он н о й со во куп н о сти служ ат о сн ован и ем си м м етр и и В селен н о й в ц ело м . Т аки м о б р азом , м и ро вы е п о сто ян н ы е, п ри н ц и п ы си м м етр и и , зако н ы сох р ан ен и я так м еж д у соб о й в п р и ро д е уп ако ван ы , ч то н ач альн ы е усло ви я В селен н о й д елает стро го си н х ро н и зи ро ван н ы м и : о н и н е случ ай н ы и н е п ро и зво льн ы , а стр о го зако н ом ер н ы во взаи м о со гласо ван н о сти и си н х ро н н о сти . В се это п р оявляется в ц ело стн ом ед и н стве В селен н о й как суп ер си стем ы . Т аки м о б р азо м , го ряч ая В селен н ая п о сле Б о льш о го взр ы ва п о д вер гается сам оор ган и зац и и в го ряч ей кух н е, гд е и зго то вляю тся сам ы е и зы скан н ы , вы со ко кач ествен н ы е и эн ер гети ч ески н асы щ ен н ы е б лю д а — ф ун д ам ен тальн ы е и элем ен тар н ы е ч асти ц ы и си лы , и х уп о ряд о ч и ваю щ и е, а затем в теп ло й кух н е и зго то вляю тся легки е яд р а в п р о ц ессе п ер ви ч н о го н уклео си н теза, сто ль н ео б х од и м ы е д ля тер м о яд ер н ы х р еакц и й в н ед р ах звезд . К ак м ы уж е отм ети ли , тер м о яд ер н ы е р еакц и и п р евр ащ ен и я во д ор од а в гели й , в х од е ко тор ы х п р о и сх од и т слаб ы й р асп ад н ей тр о н а н а п р ото н , электро н и электро н н о е ан ти н ей тр и н о n — > ρ + е + , является о сн овн ы м и сто ч н и ко м теп ла, о б о гр еваю щ его н аш у х о ло д н ую в ц ело м В селен н ую . Н ако н ец , ко гд а н аш а В селен н ая зн ач и тельн о п о хо лод ала, зар аб о тала тр етья хо ло д н ая кух н я, гд е и зго то вляли сь и и зго то вляю тся ато м ы и и з ато м о в м о лекулы , б ез ко то ры х сам о сущ ествован и е ж и зн и н ем ы сли м о : м о лекулы как со ед и н ен и е ато м о в являю тся о сн ово й возн и кн о вен и я ж и зн и и являю тся н о си телям и ж и зн и . Ж и зн ь — это ф ун кц и я д еятельн о сти м о лекул. О д н ако ж и зн ь — это н е п р о сто сово куп н о сть м олекул, а есть и х д ви ж ен и е: ж и зн и н ет и н е м о ж ет б ы ть вн е д ви ж ен и я м о лекул как со во куп н о сти ато м о в. П оэто м у н асто ящ и м и п о д ли н н ы м вещ ество м , тво рящ и м ж и зн ь, являю тся п р о д укты , и зго товляем ы е н а тр етьей хо ло д н о й кух н е — ато м ы и м о лекулы . Н о это то лько во зм о ж н ость ж и зн и , а н е сам а ж и зн ь: ато м ы и м о лекулы , со сто ящ и е и з ато м о в, — это то лько возм ож н о сть ж и зн и , а н е сам а ж и зн ь. С о ед и н ен и е м о лекул и з ато м о в и з во зм о ж н о сти п ревр ащ ается в д ей стви тельн о сть то лько п р и о п р ед елен н ы х сп ец и ф и ч ески х усло ви ях разви ти я В селен н о й :
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
34
34
1. О н а возм о ж н а то лько п р и р асш и р ен и и и п о хо ло д ан и и : п р и ко ллап се и в го р яч ей В селен н о й и склю ч ен а сам а во зм о ж н о сть ж и зн и . 2. О н а во зм о ж н а то лько п р и уд ален и и гал акти к д р уг о т д р уга и н ахож д ен и и и х н а б о льш и х ко см и ч ески х р ассто ян и ях б о лее 1 0 00 м и лли о н о в п ар секо в, и н ач е п ри сб ли ж ен и и и сли п ан и и (т. е. ко агуляц и и ) и х и склю ч ен а ж и зн ь. 3. З везд н ая си стем а, как н аш а С о лн еч н ая си стем а, д о л ж н а б ы ть о б р азован а и н ах о д и ться н е в ц ен тр е галакти ки , а н а п ер и ф ер и й н ы х р укавах сп и р альн о й ее стр уктур ы : в ц ен тр е галакти ки о б ы чн о си льн ая ко н ц ен тр ац и я эн ер ги и и , след о вательн о , суп ер вы сокая тем п ер атур а. В ц ен тр е галакти ки р асп о ло ж ен ы квазар ы (т. е. квази -звезд н ы е о б ъ екты ) с ги ган тско й п ло тн о стью м атер и и и ко н ц ен тр ац и ей суп ер эн ер ги и , п о этом у вб ли зи квазар ов и склю ч ен а возм о ж н о сть ж и зн и . 4. Д ля заро ж д ен и я ж и зн и и ее сущ ествован и я н ео б хо д и м ы и склю ч и тельн о о со б ы е сп ец и ф и ч ески е усло ви я н а п лан ете: о н а д о лж н а б ы ть в о п р ед елен н о й степ ен и «о сты вш ей », а н е «го ряч ей » сли ш ком , и б о б ы ти е м о лекул как со ед и н ен и е ато м ов во зм о ж н о то лько в о п р ед елен н ы х п р ед елах и гр ан и ц ах о т п лю с ты сяч и гр ад усов д о м и н ус 1 50 -20 0 : п р и б о лее н и зко й тем п ер атур е сн ач ала «зам о р аж и ваю тся» м о лекулы , а затем ещ е п р и н и зкой тем п ер атур е (-2 00 ° С ) и ато м ы «зам ор аж и ваю тся». В эти х усло ви ях сн ач ала п ер естает р аб о тать х и м и я ж и зн и , п о том у ч то м о лекулы н ах од ятся вн е д ви ж ен и я в «зам оро ж ен н о м » со сто ян и и , а затем и ф и зи ка ж и зн и п р и «зам оро ж ен н ом » со сто ян и и ато м о в. О д н и м сло вом , ж и зн ь как тако вая возм о ж н а, п отом у ч то н аш а В селен н ая си м м етр и ч н а: о н а о стается в ц елом во всех то ч ках и во всех н ап р авлен и ях и во все м ом ен ты врем ен и и н вари ан тн о й , т. е. си м м етри ч н о й : скоро сть р асш и рен и я В селен н о й о стается б о лее и ли м ен ее о д и н ако во й , н еи зм ен н о й и п осто ян н о й ; ср ед н яя п ло тн о сть ко см и ч еско й м атер и и (вещ ества и и злуч ен и я) во В селен н о й п о ка о стается о д и н аково й (б ез уч ета «тем н о й м атер и и ») и т. д . И все-таки сред и ф актор ов ко см и ч ески х, о п р ед еляю щ и х усло ви я во зм о ж н о сти во зн и кн овен и я и сущ ествован и я ж и зн и , являю тся: 1. А си м м етр и я м еж д у вещ еством и ан ти вещ еством : п р и ан н и ги ляц и и ч асти ц и ан ти ч асти ц аб со лю тн о и склю ч ен а ж и зн ь. 2. Д ом и н и р ован и е вещ ества н ад и злуч ен и ем в 1 000 р аз: п р и равен стве, т. е. си м м етр и и , вещ ества и и злуч ен и я вр яд ли во зм о ж н о во зн и кн о вен и е и сущ ество ван и е ж и зн и . П оэто м у м ы п р и д аем сто ль важ н о е зн ач ен и е «вы м ер зан и ю ч асти ц » как о тд елен и ю вещ ества о т и злуч ен и я, т. е. «вы хо д у» вещ ества и з тер м о д и н ам и ч еско го р авн о веси я п о сле Б о льш о го взр ы ва и его о тд елен и ю о т и злуч ен и я: п р и р ад и ац и о н н о -д ом и н ан тн ой ф азе аб со лю тн о и склю чен а н е то лько во зм о ж н о сть ж и зн и , н о и о б р азован и е ато м о в и м олекул, ко то ры е о б р азую тся то лько п р и вещ ествен н о -д ом и н ан тн ой ф азе, ко гд а В селен н ая зн ач и тельн о п о хо лод ала и ультр ар еляти ви стски е ч асти ц ы стали н ереля ти ви стски м и . 3. Н ач альн ы е усло ви я В селен н о й н е являю тся и н е м о гут б ы ть п ро и зво льн ы м и и случ ай н ы м и : Б о льш о й взр ы в, как м ы п о д ч ер ки вали , д вуед и н ы й п р о ц есс д и вер си ф и кац и и и и н н о вац и и : о н есть п о это м у ф азо вы й п ер ехо д как ко н вер си о н н ы й п р о ц есс о б р азован и я и з «сгу стка» ч уд ови щ н о й ко н ц ен тр ац и и эн ер ги и ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц — квар ков и леп то н о в — и си л, и х связы ваю щ и х; затем п ро и схо д и т кон вер си я квар ков в ад р о н ы . П о сле «вы м ер зан и я» ч асти ц п ро и сх од и т ан н и ги ляц и я
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
35
35
м еж д у электро н ам и и п о зи тро н ам и и о б р азуется «сгусто к» ко н ц ен тр ац и и эн ер ги и (т. е. н еки й ф ай лб о л), ко тор ы й м о ж ет п о ро д и ть квар к и ан ти квар к, ко торы е ко н вер си р ую т в ад ро н ы :
Р и с. 1.3
а— 6— в— г—
сто л кн о ве н и е эл е ктр о н а с по зи тр о н о м ; о б р а зо ва н и е ф а й л б о л а Е ; р о ж д е н и е и з « сгустка » эн е р ги и ква р ка и а н ти ква р ка ; ко н ве р си я па р ы ква р ка и а н ти ква р ка в пи о н — π
С п р аш и вается, весь это т п р о ц есс как ф азо вы й п ро ц есс ан н и ги ляц и и и ко н вер си и является ли случ ай н ы м и п р о и зво льн ы м , и ли в эти х н ач альн ы х усло ви ях р о ж д ен и я п р и всех случ ай н о стях хао ти зац и и есть какая -то зако н ом ер н ая н ео б х од и м ость, стро го о п р ед еляю щ ая си м м етр и ю В селен н о й в ц ело м ? Н а это т во п рос С . Х о ки н г отвеч ает утверд и тельн о в сво ей р аб о те «Ч ер н ы е д ы р ы и м о ло д ы е В селен н ы е» (М ., 20 01). О н о тм еч ает след ую щ и е м о м ен ты : 1. Е сли р азн и ц а м асс п р ото н а и н ей тр о н а н е б ы ла б ы вд вое б о льш е м ассы электро н а, то н е б ы ло б ы о сн о ван и я сущ ество ван и я х и м и и и б и о ло ги и : то, что эта р азн и ц а м асс п р о то н а и н ей тр о н а в д ва р аза б о льш е м ассы электро н а, служ и т о сн о ван и ем во зн и кн овен и я ато м о в и м олекул и , след овательн о , х и м и и и б и о ло ги и . 2. Е сли б ы гр ави тац и о н н ая м асса п р о то н а зн ач и тельн о о тли ч алась о т д ей стви тельн о сти , то н ево зм о ж н о б ы ло б ы о б р азован и е звезд , и б о д о об р азо ван и я звезд В селен н ая «зах леб н улась», т. е. ко ллап си р о вала: гр ави тац и о н н ая м асса (т. е. «тем н ая м атер и я») п р о то н а со ставляет 1 0 -39 о т м ассы п р о то н а. (Г р ави тац и о н н ая м асса З ем ли к ее м ассе со ставляет 10 -9, т. е. о д н у м и лли ар д н ую ч асть м ассы З ем ли , а С о лн ц а — 10-6, а у б елы х кар ли ко в — 10-4.) • В о -п ер вы х , и з это го ви д и м , н аско лько слаб а гр ави тац и о н н ая си ла п о ср авн ен и ю с си лам и б ар и он н о й м атер и и . П оэто м у сч и таю т, ч то в о б ласти ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц гр ави тац и о н н ы й эф ф ект н асто лько слаб , ч то м о ж н о си ло й гр ави тац и и п р ен еб р еч ь: 1 0 -39 гр ави тац и о н н о й м ассы у п р о то н а п о ср авн ен и ю с его м ассо й б ар и о н н о й . • В о -втор ы х , м ы ви д и м , ч то у эл ем ен тар н ы х ч асти ц есть гр ави тац и о н н ая м асса, х отя п р ен еб р еж и м о м ал эф ф ект ее вли ян и я: о д н ако в п лан ко вском м асш таб е т р l = 1019Г эВ н ео б хо д и м уч ет гр ави тац и о н н о й си лы , и н ач е н ем ы сли м о о б ъ ед и н ен и е всех ти п о в взаи м од ей стви й . • В -тр етьи х , п ро б лем а р асп ад а п ро то н а — это п р об лем а н естаб и льн о сти м атери и воо б щ е, а это п ро б лем а сам о го сущ ество ван и я В селен н о й , и б о о сн о вн ы м ко м п о н ен том вещ ества является п ро тон , ко тор ы й вм есте с н ей тро н ом со ставляет яд ро
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
36
36
ато м о в вещ ества. С ро к ж и зн и п р о то н а — 1 0 с. Д о си х п о р в м н о гоч и слен н ы х эксп ер и м ен тах во всех лаб о р атор и ях м и р а п о д етекти р ован и ю п ро то н а н е об н ар уж ен н и о д и н случ ай р асп ад а п р ото н а, и б о сли ш ком сло ж ен и тр уд ен эксп ер и м ен т д ля о б н ар уж ен и я р асп ад а п ро тон а. В о д н о й то н н е вещ ества со д ер ж и тся 1 0 29 п р ото н о в, и з ко то р ы х о д и н р асп ад о сущ ествляется в д есяти лети е. Т ако вы н ач альн ы е усло ви я В селен н о й (то лько н еко тор ы е), котор ы е о п р ед еляю т си м м етр и ю В селен н о й , то чн ее, служ ат осн о во й од и н ако во й В селен н о й , гд е м ы н а м алю сен ьком кло ч ке З ем ли сущ ествуем , н е всегд а р азд ум ы вая и р азм ы ш л яя о м и ро зд ан и и н аш ей В селен н о й .
Р ож ден и е В сел ен н ой к ак бар и он н ой м атер и и С п р о б лем о й си н гуляр н о сти как н ач ала всех н ач ал Б о льш о го взр ы ва связан ы все тр и ф ун д ам ен тальн ы е п ар ам етр ы эво лю ц и и В селен н о й : 1) ко см о ло ги ч ески й м асш таб н ы й ф актор R(t) как м етр и ка р асш и р яю щ ей ся В селен н о й ; 2) кр и ви зн а п ро стр ан ства-вр ем ен и : К = 0, К < 1 и К >1; 3) Ω — п лотн о сть м атер и и во В селен н о й : Ω = 1 , Ω < 1 И Ω > 1 . П оэто м у м ы сч и таем , ч то п р о б лем а и зн ач альн о й си н гуляр н о сти Б о льш о го взр ы ва — клю ч евая ф и ло со ф ская п ро б лем а всей со вр ем ен н ой ко см о ло ги и и астро ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц . Е стествен н о, зд есь во зн и кает сам ы й п ер ви ч н ы й и сам ы й ф ун д ам ен тальн ы й во п ро с о ро ж д ен и и В селен н о й в р езультате Б о льш о го взр ы ва. Р о ж д ен и е В селен н о й есть о д н овр ем ен н о е ро ж д ен и е вещ ества, и злуч ен и я и си л, и х связы ваю щ и х, и п р о стр ан ства-вр ем ен и , б ез ч его аб со лю тн о н ем ы сли м ы н и р о ж д ен и е м атер и и (т. е. вещ ества и и злуч ен и я), н и ро ж д ен и е и х связы ваю щ и х си л взаи м од ей стви й . В о -п ер вы х , ро ж д ен и е элем ен тар н ы х части ц (квар ки и леп то н ы ) и и злуч ен и я (ф о то н ы ) в р ад и ац и о н н о -д о м и н ан тн о й ф азе — р о ж д ен и е ко см и ч еско го п р о и сх о ж д ен и я; со вер ш ен н о и ло ги ч ески , и ф и зи ч ески -р еальн о о ч еви д н о , ч то п ер во н ач альн о м атер и я д о Б о льш о го взр ы ва н ах од и лась в ги п ер -суп ер п ло тн о м со сто ян и и в си н гу ляр н ой б еско н еч н о сти . П о это м у Б о льш о й взр ы в как катастро ф и ч ески й ч уд о ви щ н о й си лы взры в есть м ех ан и зм п р евр ащ ен и я ч ер н о й д ы р ы в б елую д ы р у, т. е. ко ллап са в р еко ллап с: б елая д ы р а как р еко ллап с — р о ж д ен и е и р асш и р ен и е В селен н о й . Д ля ф и ло со ф и и аб со лю тн о н еваж н о : како ва ко н кр етн ая ф о рм а си н гуляр н о сти как и зн ач альн о й б еско н ечн о й п ло тн о сти м атер и и (то ли Д ао , то ли Ш ун ьята, п ер ви ч н ы й ато м Л ем етр а, то ли м акси м ум эн тро п и и П р и го ж и н а, то ли вакуум А н ан а Г ута и т. д .). В о -втор ы х , со вер ш ен н о оч еви д н о сущ ествован и е в си н гуляр н ости о д н о й ф ун д ам ен тальн о й суп ер си лы , ко то р ая р еальн о р асщ еп ляется в хо д е Б о льш о го взры ва как м ех ан и зм а п р евр ащ ен и я и р аскалы ван и я ед и н о й суп ер си лы си н гуляр н о сти : ед и н ая суп ер си ла (возм ож н о , о н а есть суп ер стр ун н ая си ла) в б ело й д ы ре р асщ еп ляется и р аскалы вается н а м н о ж ество си л в со ответстви и с ти п ам и элем ен тар н ы х ч асти ц . З н ач и т, ро ль б ело й д ы ры , м ех ан и зм о м ко то ро й является Б о льш о й взр ы в, заклю ч ается в ро ж д ен и и м н о ж ества и з ед и н о го : б елая д ы р а как ро ж д ен и е и р асш и р ен и е В селен н о й есть сам о п орож д ен и е м атер и и , сам оор ган и зац и я и сам о стр уктур и р ован и е ч асти ц и си л.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
37
37
В -тр етьи х , с б еско н еч н о й си н гуляр н о й и скр и влен н о стью п р о стр ан ства -вр ем ен и ан ало ги ч н ая теор ети ко -ф и ло со ф ская си туац и я: в б ел о й д ы р е и п ро стр ан ство -врем я р асш и р яется в соо тветстви и с р асш и р ен и ем В селен н ой . В сп о м н и м , ч то б еско н еч н ое и скр и влен и е п р о стр ан ств а-вр ем ен и — ч уд о ви щ н ая си ла о тталки ван и я: о п ять ж е м ы ви д и м , ч то си н гулярн о сть — ед и н ство ко ллап са и р е-ко ллап са, т. е. ч уд ови щ н о й си лы гр ави тац и о н н ого п р и тяж ен и я и ч уд о ви щ н о й си лы гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я (м о ж ет б ы ть, эта си ла о тталки ван и я — «тем н ая м атер и я»). П ро б лем а рож д ен и я В селен н о й — о д н а и з сам ы х ц ен тр альн ы х п ро б лем ф и ло со ф и и В селен н о й , и б о о н а вклю ч ает в себ я, во -п ер вы х , п р об лем у н ач ала всех н ач ал В селен н о й ; во -втор ы х , во п ро с о то м , как п р о и сх од и т ро ж д ен и е В селен н о й и з н ач ала всех н ач ал; в-тр етьи х , како во со д ер ж ан и е р о ж д аю щ ей ся В селен н о й . М ы п о ка о гр ан и ч и м ся с р ассм о тр ен и ем эти х во п росо в, ч то б ы ло в сам о м н ач але р о ж д ен и я, как р о ж д ается о н а и каково ее стро ен и е. П ервы й во п ро с — сам ы й тр уд н ы й и сло ж н ы й : сущ ествую т сам ы е р азли ч н ы е ко см о ло ги ч ески е м о д ели о н ач але В селен н о й — м о д ель гор ячей В селен н о й Г . Г ам о ва; м од ель ви р туальн о го кван тово го вакуум а А лан а Г ута (т. е. так н азы ваем ая и н ф ляц и о н н ая м о д ель); м о д ель п ер ви чн о го атом а Л ем етр а; эн тр о п и й н ая м од ель ко см о ло ги и И . П р и го ж и н а, х аоти ч еская ко см о ло ги я А н д р ея Л и н д е и т. д . В ц ело м в со вр ем ен н ой ко см о ло ги и сущ ествую т д ве со п ер н и ч аю щ и е ко см о ло ги ч ески е м од ели о н ач але В селен н о й : 1. С и н гуляр н ы е ко см о ло ги ч ески е м од ели о н ач але В селен н о й , в котор ы х си н гуляр н о сть как б еско н еч н о сть п лотн о сти м атер и и (т. е. м ассы и , след о вательн о, эн ер ги и ) и и скр и влен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и р ассм атр и вается как н ач ало р о ж д ен и я В селен н о й . 2. Н еси н гуляр н ы е ко см о ло ги ч ески е м о д ели о н ач але рож д ен и я В селен н о й , в ко торы х за н ач ало п ри н и м ается ви р туальн ы й кван то вы й вакуум , как в и н ф ляц и о н н о й м о д ели А лан а Г ута, и ли н али ч и е и зн ач альн о во В селен н о й «тем н о й м атер и и ». К о н ц еп ц и я и зн ач альн о го сущ ество ван и я во В селен н о й «тем н о й м атер и и » п р ед ставляет со б о й н е то лько в ф и ло со ф ском п лан е, н о и п р еж д е всего в ко н кр етн о м ф и зи ко -ко см о ло ги ч еском п лан е ф ун д ам ен тальн ую м етод о ло ги ч ескую п р ед п о сы лку д ля р ац и о н альн о го р еш ен и я м н о ги х тр уд н о стей , встаю щ и х в со вр ем ен н о й ф и зи ч еско й ко см о ло ги и : к эти м тр уд н о стям о тн о сятся п ро б лем а со отн ош ен и я б ар и о н н о й и «тем н о й м атер и и » во В селен н о й , п р об лем а зам кн утой В селен н о й , п р об л ем а н еоб хо д и м о сти о б ъ ясн ен и я галакти ч ески х р о тац и о н н ы х кр и вы х и т. д . О д н и м сло во м , в со вр ем ен н о й ф и зи ч еско й ко см о ло ги и и астро ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц и м еется р яд ф ун д ам ен тальн ы х тр уд н о стей как н ауч н о -тео р ети ч еско го , так и ф и ло со ф ско -м и р о во ззр ен ч еско го п оряд ка, ко то р ы е в п р и н ц и п е н е м о гут б ы ть реш ен ы и п р еод о лен ы б ез ф и ло со ф ско -косм о ло ги ч еско ф и зи ч еско го д о п ущ ен и я и зн ач альн о го сущ ество ван и я во В селен н о й «тем н о й м атер и и » и б ез введ ен и я в совр ем ен н ое ф и зи ко -ко см о ло ги ч еско е и сслед о ван и е это й «тем н о й м атер и и », составляю щ ей б о лее 8 0 % всей ко см и ч еско й м атер и и во В селен н о й , а о стальн о е — 20 % б ари о н н о й м атери и . П оэто м у м ы сч и таем , ч то п р о б лем а «тем н о й м атер и и » так и ли и н ач е и м еет ф ун д ам ен тальн ую теор ети ко м етод о ло ги ч ескую зн ач и м ость д ля р еш ен и я ко н кр етн ы х ф и зи к о-косм о ло ги ч ески х п р о б лем , так и п р об лем ф и ло со ф ско -м и р о во ззр ен ч еско го п ор яд ка: «тем н ая м атер и я» м ож ет стать и д о лж н а стать о б щ и м и сслед о вательски м п о ли го н о м д ля ещ е б о лее
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
38
38
тесн о го ед и н ен и я ко см о ло ги и , ф и зи ки и ф и ло со ф и и . И м ен н о п о этом у в н аш ей р аб о те н и ж е о со б о б уд ем о стан авли ваться н а п р о б лем е ф и ло со ф и и «тем н о й м атер и и » и б ар и о н н о й м атер и и как эп и стем о ло ги ч ески х и н д и катор ов В селен н ой . В связи с р ассм о тр ен и ем «н еси н гуляр н ы х ко см о ло ги ч ески м о д елей » о н ач але В селен н о й н ельзя о б о й ти и н ф ляц и о н н у ю м о д ель А л ан а Г ута, в ко то ро й за н ач ало п р и н и м ается ви р туальн ы й кван то вы й вакуум . В о -п ер вы х , ф и зи чески й вакуум , в о тли ч и е о т ф и ло со ф ско го , м и ф о ло ги ч еско го и ли р ели ги о зн о го , — н е аб со лю тн ая п усто та, а ф и зи ч еская р еальн о сть с н ен улево й эн ер ги ей : след ует о со б о п о д ч ер кн уть, ч то в м и р е н ет и н е м о ж ет б ы ть н и ч его б ез эн ер ги и , след о вательн о , м ассы . М атери я в ко н еч н ом суб стан ц и о н альн о м н ач але ф и зи ч еско й р еальн о сти свод и м а к эн ер ги и и , след о вательн о , м ассе: б ез эти х д вух ф ун д ам ен тальн ы х (т. е. н еун и ч то ж аю щ и х и н еи сч езаю щ и х ) н ач ал в ф и зи ч еско м м и р е н ет м атери и . Н аш е утвер ж д ен и е м н о ги м ф и ло со ф ам -ф и зи кам п о каж ется сли ш ком катего р и ч н ы м и п о том у аб сур д н ы м с точ ки зр ен и я о б щ еп р и н ято го ф и ло со ф ско го м ы ш лен и я. Н о ф акт остается ф акто м : в си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах н ет н и чего м атер и аль н о го , кро м е гр ави тац и о н н о й м ассы и , след о вательн о , эн ер ги и : ко ллап с в ч ер н о й д ы р е все п ревр ащ ает в од н у гр ави тац и о н н ую м ассу и , след овательн о , эн ер ги ю . В о -вто р ы х , п он яти е ви р туальн о сти тр еб ует б о лее глуб о ко го ф и ло со ф ско го о см ы слен и я: ви р туальн ы й м и р н е м ен ее б о гат, сло ж ен и глуб о к, ч ем м и р н ам и звестн ы х элем ен тар н ы х ч асти ц , ато м о в и т. д . В ко н еч н ом сч ете, м и р ч асти ц и си л как стр уктур и р ован н ы й м и р б ы ти я во зн и кает и з ви р туальн о го м и р а м атер и и : м атер и я сам оо сущ ествляется (т. е. сам о сох р ан яется и сам о ор ган и зу ется) в ф и зи ч еской р еальн о сти как актуальн о й о сущ ествлен н о сти : ви р туальн о сть м атер и и стан ови тся ф и зи ч еской р еальн о стью го то вы х ч асти ц и си л, как о тм еч ает вели ки й ф и зи к А н то н и о Д зи ки ки — о д и н и з р уко во д и телей в Ц Е Р Н е, в Ж ен еве, — в р езультате восп р о и зво д и м о го эксп ер и м ен та. В се р еальн ы е го то вы е ч асти ц ы и си лы во зн и каю т и з ви р туальн о сти в ко н еч н ом сч ете и п р евр ащ аю тся в ви р туальн о сть: ви р туальн ы е п р о ц ессы , как отм ечает А . Д зи ки ки в сво ей кн и ге «Т вор ч ество в н ауке» (М ., 200 1), — такая ж е р еальн о сть, как н аш а ж и зн ь, п о то м у ч то о н а аб солю тн о во сп р ои зво д и м а в эксп ер и м ен тах . Н ако н ец , в-третьи х , в и н ф ляц и о н н о й м о д ели А лан а Г ута сущ н о стн ая п р и ро д а вакуум н о й ви р туальн о сти — кван товая п р и ро д а: кван то вая сущ н о стн ая п р и ро д а — п р и ро д а аб со лю тн о го б есп о ко й ства, ф луктуац и и и случ ай н о стей ; ген ер ац и и б еско н еч н о го м н о ж ествен н о го ро ж д ен и я и ун и ч то ж ен и я всего сущ его ; аб со лю тн о й б ы стро теч н о сти это го ро ж д ен и я и ун и ч то ж ен и я всего сущ его : и з ви ртуальн о сти — в р еальн о сть и и з р еальн о сти сн о ва в ви р туальн о сть. О д н и м сло вом , кван то вая су щ н о стн ая п р и ро д а заклю ч ается н е сто лько в ставш ем , ско лько в стан о влен и и : всео б щ ее стан о влен и е всего сущ его и з ви р туальн о сти в р еальн о сть и , н аоб оро т, и з р еальн о сти — в ви р туальн о сть. И м ен н о н а эти х тр ех ки тах — ви ртуальн о сть, вакуум с н ен улево й эн ер ги ей и кван то ван н о сть — зи ж д ется и н ф ляц и о н н ая м о д ель о н ач але В селен н о й А лан а Г ута. Н и ж е м ы б о лее п о д р об н о остан о ви м ся н а ф и ло со ф и и и д еи и н ф ляц и и . Г ам о вская м од ель го р яч ей В селен н о й — это м о д ель р о ж д ен и я В селен н о й как суп ер си стем ы б ар и о н н о й м атер и и : 1) и зн ач альн ы м н ач ало м является сверх горяч ая и сверх п ло тн ая В селен н ая; 2) ф ун д ам ен тальн ы м зако н ом ер н ы м м ех ан и зм ом р о ж д ен и я В селен н о й является Б о льш о й взр ы в (Big bang); 3) вселен н ая ко н сти туи р уется как ц ело стн ая суп ер си стем а п о сле Б о льш о го взр ы ва.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
39
39
Б о льш о й взры в как катастр о ф а есть п р о ти во р ечи вы й п р о ц есс ед и н ства д и вер си ф и кац и и и и н н о вац и и : о д н о вр ем ен н о п р о ц есс катастро ф и ч еско го р азр уш ен и я суп ер го ряч ей и суп ер п л о тн о й В селен н о й как си стем ы и катастро ф и ч еско го со зи д ан и я н ово й В селен н о й как суп ерси стем ы . О н а является б и ф ур кац и е й : во п ер вы х , б и ф ур кац и я — то ч ка н еустой ч и во сти со сто ян и я си стем ы ; во -вторы х , б и ф ур кац и я как си м м етри ч н о е со стоян и е — аб солю тн о н ен ад еж н о е; в-тр етьи х , п р и ч и н о й ее катастро ф и ч еско й д и вер си ф и кац и и и и н н о вац и и м о ж ет б ы ть случ ай н о сть, т. е. ф луктуац и я; в -ч етвер ты х , си стем а в со сто ян и и б и ф ур кац и и о б лад ает м н о го кан альн о стью сво ей эво лю ц и и . Р о ж д ен и е В селен н о й в п ер вы е м и лли ар д н ы е д о ли секун д ы п о сле Б о льш о го взр ы ва — п р о ц есс сам оор ган и зац и и В селен н о й в кач естве б ар и о н н о й м атер и и : стан о влен и е В селен н о й как сам оор ган и зую щ ей ся суп ер си стем ы — р езультат сам оор ган и зац и и и сам о п о ро ж д ен и я б ар и о н н о й м атер и и в кач естве элем ен тарн ы х ч асти ц (квар ки , леп то н ы , н ей тр и н о , ф ото н ы и т. д .) и си л, и х связы ваю щ и х , — си льн ы х яд ерн ы х , слаб ы х яд ер н ы х и электро м агн и тн ы х . (П о ка м ы н е касаем ся си лы гр ави тац и и и «тем н о й м атер и и », н и ж е о н и х б о лее ко н кр етн о и п о д ро б н о п о й д ет р еч ь.) Ц елесоо б р азн о р асш и р ен и е В селен н о й д ели ть н а тр и ф азы : 1) р ад и ац и о н н о -д о м и н ан тн ая ф аза; 2) вещ ествен н о -д о м и н ан тн ая ф аза; 3) галакти ко -д ом и н ан тн ая ф аза — ф аза д ом и н и р ован и я «тем н о й м атер и и », скр ы той , н еви д и м о й . С н ач ала м ы р ассм отр и м р ад и ац и он н о -д о м и н ан тн ую ф азу как ф азу сам оор ган и зац и и б ар и о н н ой м атер и и . Г и ган тско м у Б о льш ом у взры ву как ед и н о вр ем ен н о м у п р о ц ессу д и вер си ф и кац и и и и н н о вац и и п о д вер гается эта суп ер го ряч ая и суп ер п ло тн ая В селен н ая Г ам ова. В о п ер вы х , Б о льш о й взр ы в — ги ган тски й р еко ллап с, кото р ы й р азр уш ает б еско н еч н ую п ло тн о сть м атер и и (т. е. м ассы и эн ер ги и ): п р о и схо д и т возр астан и е эн тр о п и и , т. е. р ассеян и е эн ер ги и и , след о вательн о , п о н и ж ен и е кач ества эн ерги и , увели ч ен и е н ео п р ед елен н о сти и х ао са: Б о льш о й взр ы в как р еколлап с р ассеян и я эн ер ги и есть ги ган тски й ул ьтр ар еляти ви стски й п р о ц есс х ао ти зац и и м атер и и , т. е. м ассы и эн ер ги и . К о н ц еп ц и я сам оор ган и зац и и м атер и и сам а п о себ е б уд ет б ессод ер ж ательн ы м п о н яти ем , если м ы н е б у д ем ее и н тер п р ети р овать и п о н и м ать в д ух е п р и го ж и н ско го п о н яти я «д и сси п ати вн ы е стр уктур ы » (д и сси п ац и я — р ассеян и е эн ер ги и ): д и сси п ати вн ы е стр уктур ы — таки е стр уктур ы , которы е о б лад аю т сп о со б н о стью (т. е. сво й ством ) и сп о льзо вать р ассеян н ую эн ер ги ю (т. е. х ао с) д ля сам оор ган и зац и и си стем ы , ее уп о р яд оч и ван и я и со верш ен ство ван и я. Д и сси п ати вн ы е стр уктур ы (как ж и вы е, так и н еж и вы е) — стр уктур ы , п р евращ аю щ и е х ао с в п ор яд о к: стр уктур ы , твор ящ и е и з х ао са уп ор яд о ч ен н ы е и вы со коо р ган и зован н ы е си стем ы , — д и сси п ати вн ы е. П о чем у и м ен н о и з х ао са (т. е. м атер и я в со сто ян и и х аоти зац и и ) об р азую тся и во зн и каю т уп о р яд оч ен н ы е и вы со ко орган и зо ван н ы е стр уктур ы ? О твет н а это т во п ро с м ы н ах од и м в р аб о тах И . П ри го ж и н а: в н ер авн о весн ом со сто ян и и , т. е. со сто ян и и х ао ти зац и и , м атер и я «п р о б уж д ается» к акти вн о сти . И н ы м и сло вам и , в р авн овесн ом со сто ян и и м атер и я, как отм еч ает И . П р и го ж и н , «слеп а», и н ер тн а, п асси вн а, а в н ер авн о весн о м со сто ян и и (т. е. х ао ти зац и и ) о н а «п р о б уж д ается», стан о ви тся акти вн о й и д еятельн о й . И м ен н о п о этом у х ао с (хао ти зац и я м атер и и ) — н ач ало твор ен и я и со зи д ан и я. И так, х ао с как ф и ло со ф ская катего ри я, связан н ая с н ер авн о весн о стью , н еусто й ч и во стью , н ели н ей н о стью , случай н о стью , ф луктуац и ей и т. д ., вы п о лн яет со зи д а-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
40
40
тельн ую , ко н стр укти вн ую , стр уктуро о б р азую щ ую и си стем оо б р азую щ ую ф ун кц и ю , а н е то лько н егати вн ую , о тр и ц ательн ую , д естр укти вн ую ф ун кц и ю . П оэто м у м етод о ло го -эп и стем о ло ги ч еская зн ач и м о сть катего р и и х ао са, как и д руги х вы ш еп ер еч и слен н ы х и с н ею связан н ы х катего р и й , о гр ом н а в совр ем ен н о м н ауч н о м (п р еж д е всего естествен н о -н ауч н о м ) м ы ш лен и и и п о зн ан и и : и з х аоса м атер и и (т. е. м ассы и эн ер ги и ) в р езультате Б о льш о го взр ы ва ро ж д ается н аш а В селен н ая. П оэто м у эн тро п и й н ая ко см о ло ги я И . П ри го ж и н а н и ско лько н е п р оти вор еч и т и н е м о ж ет п р оти вор еч и ть стан д ар тн о й косм о ло ги ч еско й м о д ели Б о льш о го взр ы ва Г . Г ам о ва, н ао б о ро т, о н а в ко н ц еп туальн о м о тн о ш ен и и сущ ествен н ы м о б р азо м ее д о п о лн яет. А ч то касается ф и ло со ф ско -м и ро во ззр ен ческо й зн ач и м о сти эн тро п и й н о й ко см о ло ги и И . П р и го ж и н а, то о н а, н есом н ен н о , вы д аю щ и й ся вклад в ф и ло со ф и ю , а н е то лько в н ауку. Д ля ф и ло со ф ско го ан али за п ро б лем ы р о ж д ен и я б ар и о н н о й м атер и и п о сле Б о льш о го взр ы ва ц елесоо б р азн о и р ац и о н альн о д ели ть всю р ад и ац и он н о д о м и н ан тн ую ф азу как ф азу о б р азо ван и я б ар и о н н о й м атер и и н а тр и стад и и : • 1-я стад и я п осле Б о льш о го взр ы ва — стад и я б ы ти я м атер и и в терм о д и н ам и ч еском р авн овеси и ; • 2-я стад и я — стад и я «вы м ер зан и я» ч асти ц и си л, и х связы ваю щ и х ; • 3-я стад и я — стад и я квар к-ад ро н н о го ф азо во го п ер ехо д а как ко н вер си и (т. е. п р евращ ен и я) квар ко в в ад ро н ы как ч асти ц ы си льн о -яд ер н о -взаи м о д ей ствую щ и е. Д ля б ар и о н н ой м атер и и и ее си лы сам ы м сущ ествен н ы м и о п р ед еляю щ и м ее п р и ро д у являю тся ад р о н ы , в со став и стр уктур у ко то р ы х вх од ят ц ветн ы е кварки : и м ен н о о тн ы н е п р и р од у б ари о н н о й м атери и и си лу, ее связы ваю щ ую , о п р ед еляю т н е ад ро н ы сам и п о себ е, а ц ветн ы е квар ки . Н а п ер во й стад и и , т. е. м и лли ар д н ы е д о ли секун д ы п о сле Б о льш о го взр ы ва, м атер и я н аход и лась в со сто ян и и терм о д и н ам и ч еско го р авн о веси я: о н а сущ ествовала в ви д е ви р туальн о -п лазм ен н о й см еси . В это м со сто ян и и (т. е. тем п ер атура в м и лли ар д ы м и лли ар д о в град усо в — 1013К ) н е м о гло и д ти р еч и о сущ ество ван и и го то во го вещ ества в ви д е элем ен тар н ы х ч асти ц : ч асти ц и си л, и х связы ваю щ и х, н а п ер во й стад и и тер м о д и н ам и ч еско го р авн о веси я н ет и н е м о ж ет б ы ть: о н и во зн и каю т то лько н а втор о й стад и и «вы м ерзан и я», т. е. катастро ф и ч еско го п о н и ж ен и я тем п ер атур ы и н аступ лен и я п ох о ло д ан и я п р и Т = 1011 К . Б о льш о й взр ы в как реко ллап с — р асш и р ен и е В селен н о й , ко тор о е со п ро во ж д ается р езки м катастро ф и ч ески м п о н и ж ен и ем тем п ер атур ы , т. е. п о хо лод ан и ем : ч асти ц ы и си лы , и х связы ваю щ и е, во зн и каю т н а б о лее п о зд н и х стад и ях п ох о ло д ан и я ро ж д аю щ ей ся В селен н о й . 1.
На п ер во й стад и и р ад и ац и о н н о -д о м и н ан тн о й ф азы в со стоян и и тер м о д и н ам и ч еско го р авн овеси я в м и лли ар д ы м и лли ар д о в Т = 1013 К вещ ество н е м о гло сущ ество вать: о н о н ах од и ло сь в ви д е вещ ествен н о сти в п ар и тетн ом , т. е. р авн ом , со сто ян и и с и злуч ен и ем , как о тм еч аю т ф и зи ки -сп ец и али сты и гр ави тац и о н и сты (С . В ай н б ер г, Г . В . К лай д ер -К лай н гр о тх ауз, К . Ц ю б ер , А . В . З ах аро в и д р .). В и д и м о , вещ ествен н о сть и и злуч ен и е в со сто ян и и тер м о д и н ам и ч еско го р авн о веси я Т = 1013К н аход и ли сь в н ер азд ели м о м и н ер азли ч и м ом ед и н стве ви р туальн о -п лазм ен н о й см еси : при р езком катастро ф и ч еско м р асш и р ен и и В селен н о й и ее п о хо лод ан и и п р о и сх о д и т о тд елен и е вещ ества о т и злуч ен и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
41
41
2 . В то р ая стад и я р ад и ац и о н н о -д ом и н ан тн о й ф азы хар актер и зуется п р еж д е всего о б р азован и ем и ко н сти туи р о ван и ем элем ен тар н ы х ч асти ц (квар ки , леп то н ы , н ей тр и н о , ф ото н ы и т. д .) и си л, и х связы ваю щ и х , — си льн ы е ц ветн ы е квар к глю о н н ы е взаи м о д ей стви я; электр ом агн и тн ы е электр о н -п о зи тро н н ы е взаи м о д ей стви я; слаб ы е ц ветн ы е взаи м од ей стви я. Ч то касается ад ро н н ы х (как си льн ы х яд ер н ы х, так и слаб ы х яд ер н ы х ), то о н и м о гли во зн и кать и во зн и кли то лько н а тр етьей стад и и р ад и ац и о н н о -д о м и н ан тн о й ф азы в р езультате квар к-ад р о н н о го ф азово го п ерехо д а, т. е. ко н вер си и (п р евр ащ ен и я) квар ко в в ад ро н ы . П оэто м у си льн ы е взаи м о д ей стви я н ео б хо д и м о разд ели ть н а д ва ти п а взаи м о д ей стви я: 1) суб ъ яд ер н ы е си льн ы е взаи м о д ей стви я как п ер ви ч н ы е квар к -глю о н н ы е ц ветн ы е взаи м о д ей стви я; 2) втор и ч н ы е (т. е. п ро и зво д н ы е о т ц ветн ы х взаи м о д ей стви й ) яд ер н ы е взаи м о д ей стви я как ад р о н н ы е). В связи с эти м м ы усло вн о эво лю ц и ю В селен н о й п о сле Б о льш о го взр ы ва р асч лен и ли п р и б ли зи тельн о н а след ую щ и е эп ох и : 1. Э то эп ох а об р азо ван и я м и кр оч асти ц (как ф ун д ам ен тальн ы х — квар ков, леп то н ов, — так и Х и ггсо вы х ч асти ц , м асси вн ы х б о зо н о в — W± и Z0). 2. Э то эп ох а об р азо ван и я части ц си льн о взаи м о д ей ствую щ и х, т. е. ад р о н о в — п р о то н ов, п и -м езо н о в, ка-м езо н ов и т. д .: о б р азо ван и е ад ро н н ы х ч асти ц связан о с п р о ц ессо м захвата и м и своб о д н ы х квар ков. 3. Э то эп ох а о б р азо ван и я яд ер , атом о в, м ол екул, т. е. это эп ох а яд ер н о го си н теза, в п р о ц ессе ко тор о го о б р азую тся ли ш ь легки е яд ра — D, Н е и д р ., а тяж елы е яд р а, как м ы зн аем , о б р азую тся в н ед р ах звезд в п ро ц ессе терм о яд ер н ы х р еакц и й п р евращ ен и я вод оро д а в гели й , а гели я — в углеро д , ко тор ы й — в ки слор од вп ло ть д о гр уп п ы тяж елы х х и м и ч ески х элем ен то в — ж елеза, ко б альта, п лати н ы и т. д ., вклю ч ая н и кель. З н ач и т, след ует п о д ч ер кн уть, ч то легки е яд ра в р езультате яд ерн о го си н теза о б р азую тся в тр етью эп о ху, т. е. п о сле то го, как об р азо вали сь в п ер вую о ч ер ед ь квар ки , а во втор ую — ад р о н ы . С лед о вательн о , яд ерн ы й си н тез как о б р азо ван и е легки х яд ер — D, Н е — во зм о ж ен б ы л то лько в тр етью эп ох у, т. е. п о сле то го, как п р о то н ы и н ей тр о н ы п утем захвата квар ко в и глю о н о в об р азую тся со сво и м и стр уктур ам и . К ак м ы о тм ети ли , в тр етью эп ох у о б р азую тся ат о м ы : об р азо ван и е ато м о в во зм о ж н о п осле о б р азован и я яд ер и электро н о в, ко то р ы е со ставляю т стр уктурн ы е ко м п о н ен ты ато м а, а уж е и з атом ов о б р азую тся м олекулы . С лед о вательн о , сх ем ати ч ески это м о ж н о п р ед стави ть след ую щ и м п утем : 1. О б р азован и е квар ко в и электро н о в. 2. О б р азован и е п р о то н ов и н ей тр о н о в. 3. Я д ер н ы й си н тез как п ро ц есс о б р азо ван и я легки х яд ер , а затем уж е и з яд р а и электро н ов — о б р азо ван и е ато м о в, а и з ато м о в — м о лекул. В о о б щ е, след ует о тм ети ть, ч то тр етья эр а как эп оха о б р азо ван и я ато м о в и м о лекул м ож ет б ы ть рассм о тр ен а как п ер ех о д н ая эп ох а о т р ад и ац и он н о д о м и н ан тн о й ф азы к вещ ествен н о -д о м и н ан тн о й ф азе эво лю ц и и В селен н о й : стан о влен и е вещ ествен -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
42
42
н о -д о м и н ан тн о й ф азы эво лю ц и и В селен н о й связан о с усло ви ем п о хо ло д ан и я. Т о лько в р езультате р асш и р ен и я и п о х о ло д ан и я во зм о ж н о о б р азо ван и е атом ов и тем б олее м о лекул как стр уктур н ы х ко м п о н ен то в вещ ества: вещ ество как стр уктур н ы е о б р азован и я и з ато м о в и м о лекул м о ж ет сущ ество вать и д ей стви тельн о сущ ествует то лько п р и р езко м п охо ло д ан и и п о сле Б ольш о го взр ы ва. 4 . Э то эп ох а о б р азован и я звезд : и стор и я звезд и и х об р азо ван и я ух од и т в глуб окую д р евн о сть заро ж д ен и я и стан о влен и я ч ело века как homo sapiens. З везд а н а н о ч н ом н еб о сво д е сво ей яр ко стью и свети м о стью всегд а в н ас вы зы вала и б уд ет все гд а вы зы вать, п ока б уд ет н а З ем ле сущ ествовать ч ело век, во стор г и загад ку, во сх и щ ен и е и тай н у м и ро зд ан и я и чело веч еско го б ы ти я: п роб лем а со става, стро ен и я и эво лю ц и и звезд п о луч и ла сво е р еш ен и е то лько н а и сх о д е ко н ц а п р ош ло го века, т.е. в 19 97 -19 98 гг. И м ен н о в эти го д ы уч ен ы м и о ко н чательн о б ы ла р еш ен а п р о б лем а х и м и ческо го и ф и зи ч еско го со става вещ ества звезд , и х стро ен и я и сам о го п р о ц есса звезд оо б р азо ван и я, когд а н еп о ср ед ствен н о б ы ло заф и кси р о ван о н али ч и е С О и углер о д н о -н атр и евы й ц и кл в газо п ы левы х о б лаках , и з ко тор ы х п р о и сх од и т звезд оо б р азован и е. З н ач и т, м ы зд есь ч етко ви д и м тр и м о м ен та: 1) и сх о д н о е н ачало как б ескон еч н ая си н гул яр н ость; 2) Б о льш о й взр ы в как м ех ан и зм б и ф ур кац и и ; 3) сам оор ган и зац и я В селен н о й : сам оор ган и зац и я есть ф ун д ам ен тальн ы й п р о ц есс стр уктуро об разо ван и я как м и кро зер н и сты х , м елко зерн и сты х и кр уп н о зер н и сты х стр уктур , так и о д н о вр ем ен н о го р астяги ван и я и скр и влен н о го п р о стр ан ства вр ем ен и . Т р етьей эп охо й сам оор ган и зац и и В селен н о й является п ер и о д о б р азо ван и я звезд , звезд н ы х ассо ц и ац и й , п лан ет и п лан етн ы х си стем , галакти к, и х ско п лен и й и сверх ско п лен и й . Т аки м об р азом , сам оор ган и зац и я В селен н о й как сам о стр уктур и р ован и е м атер и и в си стем ы со сто и т и з эп ох : 1) во зн и кн овен и е и об р азо ван и е м и кро ч асти ц : квар ки , электро н ы , н ей тр и н о , ф ото н ы , Х и ггсо вы ч асти ц ы , м асси вн ы е б о зо н ы W± и Z0 и д р.; 2) втор ая эп ох а есть эр а о б р азо ван и я и структур оо б р азован и я ад р о н н ы х ч асти ц как си льн о взаи м од ей ствую щ и х — p, n, π , k, Λ и т. д .; 3) тр етья эп о х а — эп о х а яд ерн о го си н теза, т. е. о б р азо ван и я легки х яд ер — D, Н е и т. д . и стр уктур и р ован и я ато м о в и з электр он о в и яд ра, а и з атом ов — м о лекул; 4) эп ох а звезд и звезд о о б р азо ван и я, а в н ед рах звезд — о б р азо ван и е тяж елы х яд ер и х и м и ч ески х (т. е. тяж елы х ) элем ен то в — ж елезо, п лати н а, золо то, ко б альт, алю м и н и й и т. д .; 5) эп ох а о б р азо ван и я галакти к, и х ско п лен и й и сверх ско п лен и й и з звезд : стр уктуро об разую щ и м и элем ен там и галакти ки являю тся звезд ы и и х ско п лен и я. В се эти п ять эп о х м о ж н о свести к тр ем эрам : 1) эр а м и кр о ч асти ц ; 2) эр а м елко ч асти ц — яд р а, ато м ы , м о лекулы ; 3) эр а звезд и галакти к.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
43
43
О б р азован и е эти х эр и эп ох во зм о ж н о и осущ ествляется в д ей стви тельн о сти : 1) п р и то лько р асш и р ен и и В селен н о й Ф р и д м ан а; 2) п р и п ох о ло д ан и и В селен н о й Ф р и д м ан а; 3) п р и п ер ехо д е р ад и ац и о н н о -д о м и н ан тн о й ф азы В селен н о й к вещ ествен н о д о м и н ан тн о й ее ф азе: р ад и ац и о н н ая ф аза «твер д еет» в вещ естве. К аки е ф и ло со ф ски е вы вод ы след ую т и з н ам и р ассм о тр ен н о й р ад и ац и о н н о д о м и н ан тн о й ф азы ? П ервы й вы во д заклю ч ается в глуб о ко й ан ти н о м и ч н о сти сам о й п р и ро д ы б ар и о н н о й м атер и и : б ар и о н н ая м атер и я п о сво ей ген ети ч еско й п р и ро д е п р ед ставляет со б о й глуб о чай ш ее ед и н ство п р о ти во п оло ж н о стей ч асти ц и со ответствую щ и х и м ан ти ч асти ц : м и р б ар и о н н о й м атер и и — м и р ед и н ства части ц и ан ти ч асти ц . В то ро й вы вод заклю ч ается в о тд елен и и вещ ества от и злуч ен и я: это о тд елен и е яви ло сь п р ед п о сы лко й возм о ж н о сти в д альн ей ш ем п оявлен и я и з б ар и о н н о й м атер и и ж и зн и и р азум н о го сущ ества — ч ело века — н а З ем ле. Т р ети й вы во д заклю ч ается в аси м м етр и и м еж д у вещ еством и ан ти вещ ество м : во В селен н о й д о м и н и р ует вещ ество н ад ан ти вещ еством . П р и ан н и ги ляц и и ч асти ц и ан ти ч асти ц возн и кн о вен и е ж и зн и аб со лю тн о и ск лю ч ен о . Ч етвер ты й вы во д заклю чается в том , ч то ж и зн ь во зм о ж н а то лько п р и р асш и р ен и и В селен н о й и ее п о хо ло д ан и и : п р и катастро ф и ч еском сж ати и В селен н о й в р езультате гр ави тац и о н н ого п р и тяж ен и я аб со лю тн о и склю ч ен а ж и зн ь. П яты й вы вод заклю ч ается в то м , ч то Б о льш о й взр ы в как реко ллап с — р аскр уч и ван и е б еско н еч н о и скр и влен н ого в си н гуляр н о сти п ро стр ан ства -вр ем ен и : п р о стр ан ство -вр ем я р астяги вается и уд ли н яется в зави си м о сти о т х ар актера и п р и ро д ы сам о ор ган и зац и и м атер и и во В селен н о й . С ам оо р ган и зац и я м атер и и в м и кро зер н и сты е, м елко зер н и сты е и кр уп н о зер н и сты е стр уктур ы аб со лю тн о н ево зм о ж н а б ез расш и р ен и я п ро стр ан ства-вр ем ен и , б ез его р астяги ван и я и уд ли н ен и я во всех точ ках о д н ор о д н о сти и во всех н ап р авлен и ях и зо троп и и В селен н о й : В селен н ая о д и н ако ва со всех то ч ек и с лю б ы х н ап р авлен и й п р о стр ан ствавр ем ен и . О д н ако о д н а б ар и о н н ая м атер и я н е сп о со б н а сд елать н аш у В селен н ую о д и н аково й во всех то чках и во всех н ап р авлен и ях п ро стран ства -вр ем ен и : н ео б хо д и м о д о п ущ ен и е о сущ ество ван и и «тем н о й м атер и и » (скр ы той , н еви д и м о й ) во В селен н о й , о соб ен н о когд а р ассм атри ваю тся кр уп н о м асш таб н ы е ко см и ч ески е о б ъ екты (звезд ы , галакти ки , ско п лен и я и х , сверх ско п лен и я).
§3. Э н тр оп и й н о-тур бул ен тн ая к осм ол оги я И . П р и гож и н а В р ем я, б езусло вн о, всеоб ъ ем лю щ и й и ун и вер сальн ы й ф ен о м ен , уко р ен н ы й в м атер и ю во всех ви д ах ее п р о явлен и я и н а всех ур овн ях ее б ы ти я. М ало то го, врем я есть сущ н о стн ы й о п р ед ели ть б ы ти я м атер и и : вр ем я есть ф актор р азви ти я м атер и и , ее сам оор ган и зац и и и сам о д езо р ган и зац и и . М атер и я н е то лько сам оо рган и зую щ аяся р еальн о сть, н о и сто лько ж е о н а есть сам о д езор ган и зую щ аяся реальн о сть: б ез д езор ган и зац и и н ет и н е м о ж ет б ы ть сам оор ган и зац и и , и , н ао б о ро т, сам о ор ган и зац и я о сущ ествляется и м ож ет о сущ ествляться то лько ч ерез д езор ган и зац и ю м атер и и , т. е. ч ер ез б есп о ряд о к, хао с, вы зы ваем ы й д и сси п ац и ей эн ер ги и , т. е. р ассеян и ем .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
44
44
О д н и м и з н езы б лем ы х и ф ун д ам ен тальн ы х сво й ств эн ер ги и является ее д и сси п ац и я, т. е. р ассеян и е: зако н д и сси п ац и и эн ер ги и — тако й ж е ф ун д ам ен тальн ы й и ун и вер сальн ы й зако н , каки м является зако н ее аб солю тн о го сам осо хр ан ен и я. Т аки м о б р азом , аб со лю тн ы й зако н эн ер ги и д вули к: с о д н о й сто ро н ы , о н зако н аб со лю тн о го ее сам о со хр ан ен и я, а с д р уго й сто ро н ы , о н зако н аб со лю тн ой д и сси п ац и и , т. е. р ассеян и я, увели ч ен и я во В селен н о й б есп о ряд ка, х ао са. В этом со сто и т глуб о ко е и н ер азр ы вн о е ед и н ство д вух ф ун д ам ен тальн ы х ф и зи ч ески х зако н ов, леж ащ и х в о сн о ван и и В селен н о й и о п р ед еляю щ и х ее р о ж д ен и е п о сле Б о льш о го взр ы ва, стан о влен и е и ее сам о р азви ти е как сам о ор ган и зую щ ей ся си стем ы : б ез зако н а д и сси п ац и и эн ер ги и н ет и н е м о ж ет б ы ть сам оор ган и зац и и м атер и и в структур ы во В селен н о й . П оэто м у м ы сч и таем со вер ш ен н о сп р авед ли вы м и п р ави льн ы м р ад и кальн ы й п ер есм о тр И . П р и го ж и н ы м зако н а эн тр о п и и как зако н а д и сси п ати вн ы х стр уктур. К ак сам И . П р и го ж и н о тм еч ает в сво ей раб о те «К о н ец о п р ед елен н ости », б ез зако н а д и сси п ац и и эн ер ги и , т. е. б ез увели ч ен и я гд е-то во В селен н о й б есп о ряд ка, х аоса, н ево зм о ж н а и н ео сущ естви м а в м и р е сам оор ган и зац и я м атер и и . Э то — с од н о й стор о н ы , а с д р уго й — д и сси п ати вн ы е стр уктур ы — стр уктур ы , котор ы е и сп о льзую т р ассеян и е эн ер ги и д ля сам оор ган и зац и и си стем ы и со вер ш ен ствован и я ее уп о р яд о ч ен н ого ф ун кц и о н и р ован и я. З н ач и т, д ля уп о р яд оч ен и я ф ун кц и о н и р ован и я си стем ы н ео б х од и м а д и сси п ац и я эн ер ги и , т. е. ее р ассеян и е как х ао с, б есп о ряд о к: п ор яд о к так и ли и н ач е тр еб ует д и сси п ац и ю эн ер ги и , т. е. б есп о ряд о к, х ао с. С лед о вательн о : • во -п ер вы х , п ор яд о к во зн и кает и з х ао са, б есп о ряд ка эн ерги и и вещ ества; • во -вто р ы х , уп о р яд оч и ван и е п о р яд ка в о д н ом м есте В селен н о й о б язательн о увели ч и вает в д р угом ее м есте х ао с, б есп ор яд о к: х ао с и п о ряд о к о б ъ екти вн о н ер азр ы вн о со п р яж ен н ы е и взаи м оо п р ед еляем ы е ф ен ом ен ы ; • в-тр етьи х, д и сси п ати вн ы е си стем ы как д и н ам и ч ески е си стем ы о тли ч аю тся о т ко н сервати вн ы х и д и сп ер сн ы х си стем : д и сси п ати вн ы е си стем ы — си стем ы , в ко то р ы х зап ас эн ер ги и н е о стается н еи зм ен н ы м , как в ко н сер вати вн ы х си стем ах, а и зм ен яется, т. е. эн ер ги я д и сси п и р уется: д и сси п и р о ван н ая эн ерги я си стем о й и сп о льзуется д ля п ор яд ка и уп о р яд оч ен н о го ее ф ун кц и о н и ро ван и я в ц ело стн о сти . П оэто м у И . П р и го ж и н в сво ей уп ом ян уто й кн и ге п и ш ет, ч то откр ы ти е д и сси п ати вн ы х стр уктур д ля н его сам о го п р ед ставляло сь сто ль н ео ж и д ан н ы м , вп еч атляю щ и м , ч то о н н е м о г п о н ять в п ер во е вр ем я всю зн ач и м о сть это го о ткр ы ти я. К аки е ж е ф ун д ам ен тальн ы е ф и ло со ф ско го п ор яд ка вы во д ы д елает И . П р и го ж и н ? П ервы й вы во д заклю чается в о б о сн о ван и и И . П р и го ж и н ы м н о во й эн ер гоэн тро п и й н о й ко см о ло ги и : н ач ало м Б о льш о го взр ы ва б ы ла н е си н гуляр н о сть как б еско н ечн о сть п ло тн ости м атер и и и и скр и влен н о го п ро стр ан ства -вр ем ен и , а н еусто й ч и вая ч уд о ви щ н ая ко н ц ен тр ац и я эн тр о п и й н о -д и сси п ати вн о й эн ер ги и : В селен н ая в р езультате Б ольш о го в зр ы ва р о ж д ается и з это й н еусто й ч и во й эн ерго эн тро п и й н о й д и сси п ац и и . О сн о вн о й и д ей н ы й см ы сл п р и го ж и н ско й ко см о ло ги и заклю ч ается в том , ч то В селен н ая как уп о р яд о чен н ая суп ер си стем а ро ж д ается и з х ао са р ассеян н о й , д и сси п ати вн о й эн ер ги и : д и сси п ац и я как х ао с ро ж д ает п о ряд о к как уп о р яд о ч ен н ую В селен н ую . В о -втор ы х , с глуб о ко й ф и ло со ф ско й уб еж д ен н о стью и веро й , о сн о ван н о й н а д ан н ы х со вр ем ен н о й н ауки (кван то во й м ех ан и ки , ф и зи ки и х и м и и ), отстаи вает н еоб -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
45
45
р ати м о сть усло ж н ен и я и уп о р яд о ч и ван и я В селен н о й в х о д е ее эво лю ц и и : н ео б р ати м о сть и м р ассм атр и вается как п ер ехо д от п р о сто го к сло ж н о м у и о т п о след н его к суп ер сло ж н о м у, вклю ч ая б и о сф ер у, со ц и о сф ер у и н о о сф ер у В . И . В ер н ад ско го . Т р ети й клю чево й вы вод и з ан али за всех р аб о т И . П р и го ж и н а (в со автор стве) заклю ч ается в о тстаи ван и и и м и д о казательстве н ео б р ати м о сти вр ем ен и : вр ем я веч н о , о н о н ео б р ати м о , о н о н е сотво р ен о н и кем и з свер х ъ естествен н ы х и ли б о ж ествен н ы х сущ еств и н еун и ч то ж и м о о н о н и ч ем и н и кем . В -ч етвер ты х , в о сн о ван и е и д еи н ео б р ати м о сти услож н ен и я во В селен н о й и н ео б р ати м о сти вр ем ен и И . П р и го ж и н клад ет зако н х ао са как зако н д и сси п ац и и эн ер ги и : х ао с (х ао ти зац и я, х ао ти чн о сть) леж и т н е то лько в о сн о ван и и уп о р яд о ч ен н ы х стр уктур и п о р яд ка как и х зако н ом ерн о го р азви ти я, н о и в о сн о ван и и н ео б р ати м о сти всего во В селен н о й , в то м ч и сле и п р еж д е всего в о сн ован и и н ео б р ати м о сти вр ем ен и . В -п яты х, к ч и слу н аи б о лее и н тер есн ы х в ф и ло со ф ском асп екте и д ей И . П р и го ж и н а п р и н ад леж и т р о ль случ ай н о сти в кр еати вн о м твор ен и и и со зи д ан и и н о во го : р о ль случ ай н о сти ф ун д ам ен тальн а и у н и вер сальн а н а всех ур о вн ях стр о ен и я и стр уктур н о й ор ган и зац и и В селен н о й : во зн и кн о вен и е н о во го н е столько н ео б хо д и м о, ско лько случ ай н о . Н ово е п о том у н овое, ч то о н о н е со д ер ж и тся в п р ош лом : п оявлен и е н о во го случ ай н о . В -ш есты х , б и ф ур кац и я п о д вер ж ен а катастро ф е как Б ольш ом у взр ы ву: Б о льш о й взр ы в есть катастро ф и ч ески й взр ы в р азр уш ен и я б и ф ур кац и и и сотвор ен и я н ово го . П оэто м у Б ольш о й взр ы в как катастро ф а есть п р о ти вор ечи вы й п р о ц есс сам оор ган и зац и и м атер и и : катастро ф а в п о н и м ан и и Р ен е Т о м а и И . П р и го ж и н а есть о д н овр ем ен н ы й п р о ц есс д и вер си ф и кац и и и и н н о вац и и , т. е. как д естр укти вн ы й , так и ко н стр укти вн ы й , со зи д ательн ы й п р оц есс сам оо рган и зац и и « си н ер гети ч еско го п о тен ц и ала» ви р туальн о го кван то во го вакуум а. В се эти и д еи и д р уги е, и м ею щ и е глуб оки й ф и ло со ф ски й см ы сл и зн ач и м о ст ь, И . П р и го ж и н ы м р ассм атр и ваю тся в ко н тексте н о во й , б урн о р азви ваю щ ей ся н ели н ей н о й д и н ам и ки (б и ф ур кац и я и катастро ф а, х ао с и п ор яд о к, аттр актор ы — стр ан н ы е и ф р актальн ы е и т. д .). В се эти и д еи и д р уги е ф ун д ам ен тальн ы е и д еи И . П р и го ж и н а, и м ею щ и е сущ ествеш гу ю ф и ло со ф скую зн ач и м о сть, заслуж и ваю т сам о го п р и стальн о го и зуч ен и я и и сслед о ван и я в ф и ло со ф ско м р акур се: о н и д о лж н ы б ы ть тщ ательн ей ш и м о б р азом вы вер ен ы в соо тветстви и с н овей ш и м и д о сти ж ен и ям и Ф Э Ч , С Т О и О Т О , а такж е со вр ем ен н о й астро ф и зи ч еско й ко см о ло ги и и т. д .
§4. С и н гул я р н ая к осм ол оги я И так, м ы р ассм о тр ели п р об лем у элли п ти ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й в зам кн утом (закр ы то м ) м и р е п ро стр ан ства п о сто ян н о й п о ло ж и тельн о й кр и ви зн ы р и м ан о во й гео м етр и и , гд е все гео м етр и ч ески е свой ства ед и н о го и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и являю тся ко н еч н ы м и . К о н еч ен сам зам кн уты й м и р , ко н еч н ы его геом етр и чески е сво й ства (о б ъ ем , п лощ ад ь, д ли н а, р ад и ус и т. д .), а такж е сам о го ед и н о го и скри влен н о го п ро стр ан ства-врем ен и . В ч ем ж е со сто и т п р еж д е всего ко н еч н о сть ед и н о го и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и ? Т о , ч то ко н ечн ы гео м етр и чески е сво й ства ед и н о го и скр и влен н о го п р о стр ан ства вр ем ен и , о ч еви д н о . О д н ако во п ро с о то м , в ч ем со сто и т кон еч н о сть ед и н о го и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и , тр еб ует ф и ло со ф ско го р азъ ясн ен и я и п о н и м ан и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
46
46
С ам а п р о б лем а ко н еч н о сти ед и н о го и скри влен н о го п ро стр ан ства -врем ен и м о ж ет б ы ть п р ави льн о в ф и ло со ф ско м п лан е р еш ен а и п о н ята в ко н тексте Б о льш о го взры ва си н гуляр н о сти и Б о льш о го кр ах а В селен н о й в н о вую си н гуляр н о сть. И н ы м и словам и , п ро б лем а ко н еч н о сти (и ли б еско н еч н ости ) ед и н о го и скр и влен н о го п ро стр ан ства-вр ем ен и м о ж ет б ы ть ф и ло со ф ски п р оясн ен а и о см ы слен а ли ш ь в ко н тексте см ен ы ко см о ло ги ч еско го элли п ти ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й Б о льш и м ко см о ло ги ч ески м сж ати ем В селен н о й , ко то ро е д о лж н о зако н ч и ться Б о льш и м кр ах ом как ги ган тски м ко ллап со м п р евр ащ ен и я сж ато й В селен н о й в н о вую си н гуляр н о сть. О п ять ж е ви д и м , ч то суть п р о б лем ы кон еч н о сти (и ли б еско н еч н ости ) ед и н о го и скр и влен н о го п ро стр ан ства-вр ем ен и уп и р ается в си н гуляр н о сть. В сам ом ж е д еле со верш ен н о о ч еви д н о, ч то ко см о ло ги ч еско е элли п ти ч еско е р асш и р ен и е как след стви е Б о льш о го взр ы ва си н гуляр н о сти есть о д н о вр ем ен н о р астяги ван и е ед и н о го и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и в его гео м етр и ч ески х сво й ствах (в об ъ ем е, п ло щ ад и , р азм ер е, рад и усе и т. д .). А в ко см о ло ги ч еско м п ро ц ессе Б о льш о го сж ати я В селен н о й , о ч еви д н о , б уд ет п р о и сх од и ть сж ати е (т. е. со кр ащ ен и е, ум ен ьш ен и е) всех геом етри ч ески х сво й ств ед и н о го и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и , то гд а как п р и Б о льш о м кр ах е ко ллап са сж ато й В селен н о й все гео м етр и ч еск и е свой ства ед и н о го и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и и сч езаю т в си лу д ей стви я п р ави л П р ай са и П ен р о уза (п р ави ло П р ай са — п р и н ц и п сглаж и ван и я всех н ео д н ор о д н остей , а п р ави ло П ен ро уза — о тсутстви е в м и р е ф и зи ч еско й си лы , сп о соб н о й п ро ти во д ей ство вать ко ллап су п ри Б о льш ом кр ахе). И так, м ы ви д и м , ч то гео м етр и ч ески е сво й ства ед и н о го и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и п р и ко ллап се В селен н о й и сч езаю т воо б щ е в си н гуляр н о сти , а ч то п ро и схо д и т п р и этом ко ллап се с сам и м ед и н ы м и скр и влен н ы м п ро стр ан ством вр ем ен ем : о стаю тся ли о н и и ли о н и такж е в си н гуляр н ости и сч езаю т н авсегд а? П оэто м у воп р о с о п ро стр ан стве-врем ен и в со сто ян и и си н гуляр н о сти (б езусло вн о , ф и зи ч еско й , а н е м атем ати ч еско й ) — сло ж н ы й и тр уд н ы й во п ро с, ко то р ы й ещ е н е р еш ен о д н о зн ач н о д аж е сп ец и али стам и -ф и зи кам и и ко см о ло гам и . О д н и сч и таю т, ч то в со стоян и и си н гуляр н о сти воо б щ е и сч езает п р о стр ан ство -врем я как таково е, а д р уги е п р и д ер ж и ваю тся и н о й то ч ки зр ен и я, что п ро стр ан ство -врем я сущ ествует в си н гуляр н о сти в со сто ян и и б еско н еч н о й и скр и влен н о сти , т. е. в свер н утом , закр уч ен н ом , ш то п ор и зован н о м , ком п акти ф и ц и р о ван н ом (т. е. н еви д и м ом , «н е светящ ем ся», «н еп о сти ж и м о м ») со сто ян и и . К ак о тм еч ает Д . У и лер, это со сто ян и е — п ен о п о д об н о е, в ко торо м ф и зи ч ески е со б ы ти я н е н ах о д ятся и н е м о гут н ахо д и тся в п р остр ан ствен н о -вр ем ен н о й и , след о вательн о , п р и ч и н н о след ствен н о й п о след овательн о сти . Е сли и сч езает в си н гу ляр н о сти п ро стр ан ство -вр ем я, то естествен н о , ч то кр уш и тся о д и н и з сам ы х ф ун д ам ен тальн ы х в м и р е и п о ч и таем ы х всем уч ен ы м м и р ом п р и н ц и п о в — п р и н ц и п п р и ч и н н о сти : в это м случ ае м и р б уд ет п р ед ставлять соб о й аб со лю тн ы й хао с б ез уп ор яд о ч ен н о сти его в п ро стр ан стве-вр ем ен и и п р и ч и н н о сти . А м о ж ет б ы ть, в сам ом д еле си н гуляр н о сть — аб со лю тн ы й х ао с, и з ко то ро го р о ж д ается все сущ ее, в то м ч и сле п р о стр ан ство -вр ем я, п р и ч и н н о сть и т. д . В ед ь м ы х оро ш о зн аем , что ещ е в VI в. д о н . э. вели ки й Л ао -Ц зы п и сал, ч то н и ч его н е б ы ло : н и н еб а, н и п о д н еб есья, н и З ем ли , н и С о лн ц а, н и п р о стр ан ства, н и вр ем ен и , н и п о р яд ка, н и б есп о ряд ка, н и Б о га, н и б о ж еств. Б ы ло то лько Д ао : все сущ ее и з Д ао и в Д ао о н о во звр ащ ается п о сле б ы ти я. Д ао — аб со лю тн ая ли ш ен н о сть и б езы м ян н о сть: си н гуляр н о сть, п о н аш ем у м н ен и ю , — Д ао Л ао -Ц зы .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
47
47
И д ея Д ао — о д н о и з вели ч ай ш и х п ро зрен и й ч ело веч еско й и н туи ц и и и р азум а: Д ао — ед и н ствен н ая в м и р ово й ф и ло соф ско й м ы сли и д ея, со зв учн ая со вр ем ен н о й ф и ло со ф и и В селен н о й , ко см о ло ги и и астр о ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц . С и н гуляр н о сть — н ач ало и ко н ец всего сущ его во В селен н о й : все сущ ее возн и кает и з си н гуляр н о сти и во звр ащ ается в н о вую си н гуляр н о сть. 1. С и н гуляр н о сть н е есть ф и зи ч ески й вакуу м как арен а ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц : вакуум во зн и кает и з си н гуляр н о сти . 2. С и н гуляр н о сть н е есть кван то вая м атер и я ч асти ц : о н а во зн и кает и з си н гуляр н о сти . 3. С и н гуляр н о сть н е есть и м и кр о гр ави тац и я: о н а во зн и кает и з си н гуляр н о сти . 4. В си н гуляр н о сти н ет н и тр ехм ер н о сти п р о стр ан ства, н и д ли тельн о сти вр ем ен и : о н и во зн и каю т и з си н гулярн о сти . 5. В си н гуляр н о сти н ет п р и ч и н н о -след ствен н о й зави си м о сти : о н а во зн и кает и з си н гуляр н о сти . А ч то тако е си н гуляр н о сть? О н а — стр ун н ая м атер и я. Т аки м о б р азом , п ро б лем а си н гуляр н о сти п р ед ставляет со б о й ц ен тр альн ую о сь, во кр уг ко то рой вр ащ аю тся все о стальн ы е п р об лем ы косм о ло ги ч еского р асш и р ен и я и ко см о ло ги ч еско го Б о льш о го сж ати я н аш ей В селен н о й : во -п ер вы х , лю б о е ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й в н асто ящ ее вр ем я р ассм атр и вается как р езультат Б о льш о го взр ы ва си н гуляр н о сти , и , во -вторы х , Б о льш о е ко см о ло ги ч еско е сж ати е В селен н о й п р и во д и т к си н гулярн о сти . П оэтом у элли п ти ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й н ач и н ается с катастро ф и ч еско го Б о льш о го взр ы ва си н гуляр н о сти и Б о льш о го ко см о ло ги ч еско го сж ати я и всегд а закан ч и вается Б о льш и м ко см о ло ги ч ески м кр ахо м об р азо ван и я си н гуляр н о сти . 1. Е сли п р ави ла П р ай са, П ен р о уза и Б екен ш тей н а, сф о рм ули р о ван н ы е п р и и зуч ен и и и и сслед о ван и и ч ер н ы х д ы р , н о сят ун и вер сальн ы й и ф ун д ам ен тальн ы й х ар актер , то во зм о ж н а и х экстр ап о ляц и я н а и зучен и е и и сслед о ван и е Б о льш о го сж ати я и Б о льш о го кр ах а ко ллап са В селен н о й в си н гуляр н о сть -2: в ко ллап се В селен н о й все ее ли ки и сч езаю т, т. е. п ро и схо д и т всео б щ ее сглаж и ван и е всех ее н ео д н оро д н о стей . Н ео д н о ро д н о сти В селен н о й б есслед н о и сч е заю т в си н гуляр н о сти , и о стается то лько о д н о ро д н о сть. К ак м ы уж е о тм ети ли , Б о льш ое сж ати е, ви д и м о , н ач н ется со сглаж и ван и я круп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й (т. е. с галакти к, и х ско п лен и й и свер хско п лен и й ), а затем б уд ет п р о и сх од и ть сглаж и ван и е н еод н о р о д н о стей м акр о ско п и ч ески х и м и кро ско п и ч ески х стр уктур (х и м и ч ески х элем ен то в, м о лекул, атом ов, ад ро н о в и всех элем ен тар н ы х ч асти ц ). 2. Б о льш о е ко см о ло ги ч еско е сж ати е В селен н о й б уд ет п р о и сх од и ть р овн о сто лько вр ем ен и , ско лько вр ем ен и б ы ло п о тр ач ен о н а все ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е с о б р азован и ем кр уп н ом асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , т. е. вр ем ен н ая п р о д о лж и тельн о сть Б о льш о го ко см о ло ги ч еско го сж ати я д о лж н а б ы ть си м м етр и ч н ой вр ем ен н о й п р о д о лж и тельн о сти ко см о ло ги ч еско го элли п ти ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й . 3. Б о льш о е ко см о ло ги ч еско е элли п ти ч еско е сж ати е, как б ы ло о тм еч ен о н ам и , н ач н ется с ко н ц а р асш и р ен и я, т. е. с кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н ой : уд аляю щ и еся д р уг о т д р уга галакти ки и и х ско п лен и я д о лж н ы о стан о ви ться, а затем о н и н ач н ут сб ли ж аться. П р о ц есс сли п ан и я и сб ли ж ен и я и х зай м ет сто лько ж е ко см о ло ги ч еско го вр ем ен и , ско лько вр ем ен и галакти ки и и х ско п лен и я р азлета -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
48
48
ли сь д р уг о т д р уга, т. е. вр ем я сб ли ж ен и я и сли п ан и я и х д о лж н о си м м етр и ч н о со ответствовать врем ен и и х уд ален и я и и х р азлетан и я д р уг о т д р уга . 4 . Т о лько п о сле ч его н аступ ает катастро ф и ч ески (м о лн и ен о сн о , м гн овен н о , случ ай н о ) Б ольш о й кр ах как ко ллап с В селен н о й в си н гуляр н о сть: Б о льш о й кр ах как ко ллап с В селен н о й аб со лю тн о н еи зб еж ен и н еуло ви м , и б о п р и сли п ан и и ц елы х галакти к, ско п лен и й галакти к и и х сверх скоп лен и й , в со став ко то р ы х вхо д ят ты сячи , д есятки ты сяч и со тн и ты сяч галакти к, об р азуется такая си ла гр ави тац и о н н о го тяго тен и я, ч то во всей В селен н о й н ет и н е м о ж ет б ы ть ф и зи ч еско й си лы , сп о соб н о й п ро ти во сто ять и п ро ти во д ей ство вать Б о льш о м у ко см о ло ги ч еско м у кр ах у как катастр о ф и ч еском у гр ави тац и он н о м у сж ати ю ко ллап су: в это м ко ллап се сам а кр уп н о м асш таб н ая стр уктур а В селен н о й и сч езает со всем и ее гетер о н о м н ы м и н ео д н о ро д н о стям и , вклю ч ая м акро ско п и ч ески е и м и кро ско п и ч ески е стр уктуры с и х си лам и взаи м о д ей стви й — С В , С Л В и Э М В : вся В селен н ая и сч езает и и сч езла в си н гулярн о сти .
Р и с. 1.4. С хем а зам к н утого м и р а Р и м ан а
В о всем и сч езн увш ем м и р е В селен н о й о стается о д н а си н гуляр н о сть -2. Е сли вся В селен н ая и сч езает в си н гуляр н о сти ко ллап са, то со вер ш ен н о о ч ев и д н о , ч то с и сч езн о вен и ем всей В селен н о й и сч езает и п р о стр ан ство -вр ем я как тако во е, ч еты р ех м ер н ое м н о гоо б р ази е Р и м ан а: п р о стр ан ство -вр ем я н е то лько и скр и вляется, н о и свер ты вается, д о б еско н еч н о сти закр уч и вается вн утр ь, ш то п ор и зуется и ко м п акти ф и ц и р уется в си н гуляр н о сти . П еч альн о, н о это ко см о ло ги ч еская н еоб хо д и м о сть: ей ч уж д ы все ч ело веч еско е и д аж е б о ж ествен н о е. И все ж е, что тако е си н гуляр н о сть (как коллап си р о ван н ая вся В селен н ая)? Е щ е р аз м ы о твети м н а это т во п ро с и то лько д ад и м ф и ло со ф ски й о твет: эта си н гуляр н о сть — Д ао Л ао -Ц зы : все и з Д ао и все во звращ ается в Д ао. В се р о ж д ается и ж и вет, и все у м и р ает р ан о и ли п о зд н о , только Д ао есть, Д ао б ы ло и Д ао всегд а б уд ет. В се о стальн о е вр ем ен н о, и зм ен ч и во, п рехо д ящ е, см ер тн о , а Д ао — веч н о .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
49
49
В селен н ая см ер тн а, то лько си н гуляр н о сть — веч н о е, и з ко то ро го сн о ва и сн о ва р о ж д ается В селен н ая: о д н а вселен н ая см ен яется п о стоян н о д р уго й вселен н о й — так б еско н еч н о ро ж д ен и е н о вы х вселен н ы х и з си н гуляр н о сти и вечн о е возвращ ен и е сн о ва в н овую си н гуляр н о сть: си н гуляр н о сть — альф а и ом ега вселен н ы х . 1. Н аш а ф и ло соф ская п о зи ц и я ясн а и о тч етли ва: во всем м и р е н е о д н а В селен н ая н аш а в о д н ом -ед и н ствен н о м экзем п ляре, а б еско н ечн о е м н о ж ество вселен н ы х, р о ж д аю щ и х ся в си н гуляр н ости и ум и р аю щ и х в н о во й си н гуляр н о сти . 2. Н аш а ф и ло соф ская п о зи ц и я заклю ч ается в п р и зн ан и и и п р и н яти и си н гуляр н о сти как о сн о во п олагаю щ его и п ер ви ч н о го п о стулата, леж ащ его в ф ун д ам ен те всех сущ ествен н ы х п ро б лем со вр ем ен н о й ко см о ло ги и . П о этом у б о лее со звучн о н азван и е си н гуляр н о й ко см о ло ги и : си н гуляр н о сть — н ач ало всех н ач ал в м и р е м н о ж еств вселен н ы х , о д н и и з ко то р ы х то лько что рож д аю тся и з си н гуляр н о сти в р езультате Б ольш о го взр ы ва, д р уги е р асш и р яю тся, об р азуя сво и сп ец и ф и ч ески е вселен н ы е, котор ы е н е п о хо ж и д р уг н а д р уга, а тр етьи п о д вер гаю тся Б о льш о м у сж ати ю , н а заклю ч и тельн ом этап е ко тор о го Б о льш ой кр ах ко ллап си р ует всю н ео б ъ ятн ую В селен н ую в си н гуляр н о сть-2. Т аки м о б р азом , м ы ви д и м , ч то си н гулярн ая ко см о ло ги я в ф и ло со ф ско м р акур се и м еет р яд ф ун д ам ен тальн ы х п р еи м ущ еств. В о -п ер вы х , си н гуляр н о сть является о сн о во п о лагаю щ и м ф ен о м ен ом — н ач ало м р о ж д ен и я В селен н о й и ф ен о м ен о м — кон ц о м ги б ели ее: всякая вселен н ая р о ж д ается и з си н гуляр н ости и ум и р ает в си н гуляр н ость. С лед о вательн о , н ачалом В селен н о й является си н гуляр н о сть и си н гуляр н о сть -2 является ко н ц о м сущ ество ван и я В селен н о й : вселен н ы е р о ж д аю тся и ум и р аю т, а си н гуляр н о сть как о со б о е со сто ян и е б еско н еч н о сти м атер и и и и скр и влен н о го вн утрь (т. е. cвepн уто го , закр уч ен н о го , ш то п о р и зо ван н о го и ко м п акти ф и ц и р о ван н ого ) ед и н о го п ро стр ан ства-вр ем ен и о стается н еи зм ен н ы м и п о сто ян н ы м . В селен н ы е р о ж д аю тся, ж и вут и ум и р аю т, а си н гуляр н ость о стается веч н о й , во зр о ж д аясь, как ф ен и кс и з п еп ла. С и н гуляр н о сть — веч н о е сам о со хр ан ен и е ф и ло со ф ско й тр и ад ы м атер и и , п р о стр ан ства и вр ем ен и : атр и б уты ед и н о го и скр и влен н о го вн утрь п р о стр ан ства вр ем ен и (д л и н а, о б ъ ем , разм ер, б ег, теч ен и е, х о д , п о то к, д ли тельн о сть и д р.) в р езультате коллап си р о ван н о го «сглаж и ван и я н ео д н оро д н о стей » и сч езаю т (а б ы ть м о ж ет, засты ваю т, п р евр ащ аясь в о кам ен ело сти ). В о -втор ы х , си н гуляр н о сть в ф и ло со ф ско м см ы сле — вн утр ен н е глуб о ко п р о ти вор еч и во е п о н яти е: с од н о й стор о н ы , д ей стви тельн о , си н гуляр н о сть как р езультат ко ллап са — б еско н еч н о сть, а с д р уго й сто ро н ы , эта ж е б еско н еч н ость п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го ед и н о го п ро стр ан ства-врем ен и вы зы вает р еко ллап с как ч уд о ви щ н ую си лу гр ави тац и о н н о го отталки ван и я и о тр и ц ательн о го д авлен и я, еж есекун д н о и еж ем и н утн о го то вую р азор вать, взорвать, со кр уш и ть б еско н еч н о сть си н гуляр н о сти : суть си н гуляр н о сти — в п р о ти во б о р стве, в п р о ти во сто ян и и д вух взаи м и оо тр и ц ательн ы х си л ко ллап са и р еко ллап са. Р еко ллап с как ч уд о ви щ н о гр ан д и о зн ая си ла о тталки ван и я п ро является в Б ольш ом взр ы ве, в р езультате ко то ро го ро ж д ается В селен н ая и п р о и сх о д и т ее р асш и р ен и е как стр уктур и р ован и е, вклю ч ая кр уп н о м асш таб н ую структур у В селен н о й : р еко ллап с си н гуляр н о сти есть ее сам о отр и ц ан и е ко ллап са. К о ллап с сам оо тр и ц ает (т. е. сам о го себ я) в р еко ллап се: ко ллап с и р еко ллап с — ед и н о е п р о ти во р еч и во е ц ело е (р азр уш ен и е си н гуляр н о сти во зм о ж н о то лько и то лько как сам о отри ц ан и е ко ллап са р еко ллап со м ). Н и каки е вн еш н и е ф и зи ч ески е си лы н есп о соб н ы
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
50
50
р азо рвать си н гуляр н о сть, и б о н ет и н е м о ж ет б ы ть си лы , п р о ти во д ей ствую щ ей и п р о ти во сто ящ ей си н гуляр н о й си ле ко ллап са и р еко ллап са. В -тр етьи х , си н гуляр н о сть — это н е п ро сто сам о сох р ан ен и е ф и ло со ф ско й тр и ад ы м атер и и , п ростр ан ства и вр ем ен и , н о и ф ен о м ен ар ен ы п р еоб р азо ван и я это й ф и ло со ф ско й тр и ад ы . К ак м ы о тм ети ли , си н гуляр н о сть — п р ео б р азо ватель м ало го в В ели ко е, а В ели ко го — в м ало е. К ак о тм ети л С . Х о ки н г, в ч ер н ую д ы р у вхо д и т о д и н ви д м атер и и , а ч ер ез б елую д ы р у вы ход и т со верш ен н о д р уго й ви д м атер и и : ед и н о е п р о стр ан ство -вр ем я (б езусло вн о, и скри влен н о е) вы ступ ает как ф актор это го п р ео б р азо ван и я м атер и и и з о д н о го ви д а в д р уго й , н о вы й ви д м атер и и . С и н гуляр н о сть, как м ы ви д ели , в р езультате Б о льш о го взр ы ва ро ж д ает (то ч н ее, ген ер и р ует) м и р элем ен тарн ы х ч асти ц , и з ко тор ы х об разуется м и р ато м о в и м о лекул, а затем кр уп н о м асш таб н ая стр уктур а В селен н о й , ко то р ая как ко см о ло ги ч еско е в р езультате Б ольш о го кр ах а ко ллап си р ует, п р евр ащ аясь в м и кро ско п и ч еско е, которо е в си н гуляр н о сти п р евр ащ ается в н еки й х ао с как н ео п р ед елен н о сть. С лед о вательн о , си н гулярн о сть в сам ом д еле вы ступ ает в кач естве п р ео б р азо вателя о д н о го ви д а м атер и и (ко см о ло ги ч еско го , ко см и ч еско го , м акро ско п и ч еско го) в д р уго й , н о вы й ви д м атер и и (м и кр о ско п и ч еско е), и , н ао б ор от, и з си н гуляр н о сти ро ж д ается м и кр о ско п и ч еско е, а и з м и кроско п и ч еско го — м акро ско п и ч еско е, а затем ко см и ч еско е, ко см о ло ги ч еско е: взаи м о п оро ж д ен и е вели ко го и м ало го п р о и сх од и т ч ер ез и п о ср ед ством си н гуляр н о сти как ед и н о й сущ н о сти ко ллап са и р еко ллап са. П оэтом у в ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и со вр ем ен н ая ко см о ло ги я как м и р о п о н и м ан и е В селен н о й д о лж н а б ы ть си н гуляр н о й ко см о ло ги ей , т. е. теор и ей и си н гуляр н ости как п ер ви ч н ы м н ач алом всех н ач ал во В селен н о й , и о сн о во п о лагаю щ и м п р и н ц и п о м д ля р еш ен и я всех сущ ествен н ы х во п р о со в со вр ем ен н о й ко см о ло ги и как н ауки о В селен н о й в ц ело м . П оэто м у и м ен н о си н гуляр н о сть есть альф а и ом ега ф и ло соф и и В селен н о й . П од вед ем н еко то р ы е и то ги н аш его р ассм о тр ен и я это й ч асти р аб о ты . П р ед м ето м н аш его р ассм о тр ен и я и з тр ех д и н ам и чески х ти п о в р асш и р ен и я В селен н о й — ги п ер б о ли ч еско го , п ар аб о ли ч еско го и элли п ти ч еско го — стал п о след н и й — элли п ти ческо е ко см оло ги ч еско е р асш и р ен и е в п ро стр ан стве п о стоян н о й п о ло ж и тельн ой кр и ви зн ы зам кн уто го (закр ы то го) м и р а Р и м ан а: зам кн уты й м и р Р и м ан а х ар актер и зуется тр ем я сущ ествен н ы м и о со б ен н о стям и : а) в м и р е н е о д н а-ед и н ствен н ая н аш а В селен н ая, а б еско н еч н ое м н о ж ество вселен н ы х , р о ж д аю щ и х ся и з си н гул яр н ости , ж и вущ и х и ум и р аю щ и х в си н гуляр н о сть в р езультате ко ллап са Б о льш о го кр ах а всей В селен н о й ; б ) о сн о во п о лагаю щ и м ф и ло соф ски м н ач алом всех н ач ал является си н гуляр н о сть как ф и зи ч еская б еско н еч н о сть: эта ф и зи ч еская (н е м атем ати ч еская) б еско н еч н о сть как о соб о е со сто ян и е есть, с о д н о й стор о н ы , ко н ец (ф и н и тн о сть) ко ллап са, а с д р уго й стор о н ы , н ач ало р еко ллап са. Г лавн ая суть ф и зи ч еско й б еско н еч н о сти си н гуляр н о сти заклю ч ается в ее соб ствен н ом сам оо тр и ц ан и и : си н гуляр н ая б еско н еч н о сть как ф и зи ч еская есть сам о о три ц ан и е ко ллап си р о ван н ой б еско н еч н о сти п ло тн о сти м атер и и р еко ллап со м как Б о льш и м взры вом ; в) си н гуляр н о сть как о сн о во п о лагаю щ и й п о стулат ф и ло со ф и и вселен н ы х п р ед ставляет со б о й ан али ти ч ески й и гео м етр и ч ески й п р ео б р азо ватель ед и н о й м атер и и и п ро стр ан ства-врем ен и в р азли ч н ы е вселен н ы е: вселен н ы е р о ж д аю тся и ум и р аю т, а в си н гуляр н о сть сам о сохр ан яется это тр и ад и й н о е ед и н ство м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
51
51
Т аки м о б р азом , си н гуляр н ость — альф а и ом ега веч н ого ро ж д ен и я вселен н ы х и з си н гуляр н о сти и ум и р ан и я и х в си н гуляр н о сть. П оэтом у совр ем ен н ая ко см о ло ги я д о лж н а о сн овы ваться н а ф и ло со ф ско м п о стулате си н гуляр н о сти как н ач ала всех н ач ал: си н гул яр н ость как б еско н еч н о сть — н еп рер ы вн ая см ен а н ач ала ко н ц о м и ко н ц а — н о вы м н ач алом . В сяко е н ач ало — ко н ец и всяки й ко н ец есть н ач ал о : б еско н еч н о сть есть эта н еп р ер ы вн ая см ен а н ач ала ко н ц ом , а ко н ц а — н о вы м н ач ало м . П о это м у н еоб хо д и м о ф и ло со ф ско е о см ы слен и е и п о н и м ан и е си н гу ляр н о сти как осо б о го со стоян и я б еско н еч н о сти п ло тн о сти м атер и и и и скри влен н о го п ро стр ан ства -врем ен и : 1) си н гуляр н о сть — катего р и я ф и зи ч ески реальн о й б ескон еч н о сти ; 2) о н а есть н е стати ч еская (засты вш ая, зам ор о ж ен н ая, окам ен евш ая б еско н еч н о сть), а д и н ам и ч еская категор и я п о сто ян н о й см ен ы ко ллап са р еко ллап со м и , н ао б ор от, р еко ллап са (расш и р ен и е В селен н о й ) коллап со м Б о льш о го кр ах а тр ан сф ор м ац и и всей В селен н о й в н о вую си н гуляр н о сть. С и н гуляр н о сть в ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и н ельзя и д ен ти ф и ц и р о вать н и с ф и зи ч ески м вакуум о м ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц , н и с кван то во й гр ави тац и ей (т. е. м и кро грави тац и ей ), н и с вакуум н ы м ко н д ен сатом скаляр н о го п о ля, и б о все эти ф и зи ч ески е тео р и и есть тео р и и о ч асти ц ах го то вы х и ли ж е ви р туальн ы х ч асти ц ах и ан ти ч асти ц ах , вклю ч ая и скаляр н ы е ч асти ц ы . Н о зад ач а-то со сто и т в том , ч то б ы п о луч и ть и з ч его -то «ж и вы е», го то вы е и ли ви р туальн ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы : в си н гуляр н о сти , и з ко то рой р о д и лась н аш а В селен н ая в результате Б о льш о го взр ы ва как р еко ллап са, н е б ы ло в п о м и н е н и каки х ч асти ц и ан ти ч асти ц (н и ф ун д ам ен тальн ы х , н и элем ен тар н ы х, н и ви р туальн ы х ). Д а, в п р и н ц и п е о н и (т. е. ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы как стр уктур ы ) н е м о гут сущ ество вать в си н гу ляр н о й б еско н ечн о й п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и . Ч то б ы ч асти ц ы м о гли сущ ество в ать, н ео б х о д и м ы си лы взаи м о д ей стви й , ко то р ы е м огли б ы п р оти во стоять и п р о ти во д ей ство вать ко ллап су как катастро ф и ч еско м у грави тац и о н н о м у сж ати ю : н и си льн ы е взаи м о д ей стви я, н и электро м агн и тн ы е взаи м од ей стви я, н и , тем б о лее, слаб ы е взаи м о д ей стви я аб со лю тн о н еср авн и м ы , н есо и зм ер и м ы и н есо п о стави м ы с си ло й гр ави тац и о н н о го ко ллап са В селен н о й : все эти си лы взаи м о д ей стви й ч асти ц м и зер н ы п о ср авн ен и ю с си ло й ко ллап са В селен н о й . П оэто м у зад ач а состо и т в том , ч то и з си н гул яр н ости п о луч и ть (точ н ее, ген ери р о вать) элем ен тар н ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы . М ех ан и зм о м это й ген ер ац и и элем ен тарн ы х ч асти ц (и ан ти ч асти ц ) является и склю ч и тельн о зам еч ательн ы й гам о вски й Б о льш о й взр ы в, си ла ко то ро го то лько сп о со б н а «разд ро б и ть», «р аско ло ти ть», «р асщ еп и ть» «о р еш ек» п о д н азван и ем «си н гу ляр н о сть»: си н гуляр н о сть д о лж н а н ах о д и ться в со сто ян и и б и ф ур кац и и , ч то б ы п р о и зо ш ел Б о льш о й взр ы в как катастро ф и ч ески й р еко ллап с, п р и зван н ы й «р аско ло ть» си н гуляр н о сть. В о -п ер вы х , он а (т. е. си н гуляр н о сть) д о лж н а н ахо д и ться в со сто ян и и то ч ки н еусто й ч и во сти . А к о гд а он а в ц ело м б уд ет то ч ко й н еусто й ч и во сти ? К о гд а о н а б уд ет п р ед ставлять со б о й си стем у х ао са: в х ао се все точ ки в ф азо во м п ро стр ан стве н еусто й ч и вы (п о этом у н евозм о ж н о п р ед сказан и е п о го д ы как х ао са — Э . Л ор ен ц ). Х ао с как си стем а, в ко торо й все то ч ки н еусто й ч и вы , и м еет ф ун д ам ен тальн о е ф и ло со ф ско е зн ач ен и е и см ы сл: все н еусто й ч и вы е то ч ки в х ао се п о сути случ ай н ы е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
52
52
Х ао с как н еусто й ч и вы е и случ ай н ы е то чки п р ед ставляет со б о й си стем у б еско н ечн ы х во зм о ж н о стей , р еали зуем ы х в актуальн о й д ей стви тельн о сти . И так, х ао с как си стем а — си стем а н еусто й ч и вы х и случ ай н ы х явлен и й : как тако во й х ао с — си стем а м н о ж ества б ескон еч н ы х во зм ож н о стей , ко тор ы е м о гут б ы ть о сущ ествлен ы в д ей стви тельн о сти . В о -втор ы х , хао с как н еусто й ч и вая си стем а случ ай н о стей — м акси м альн ая н ео п р ед елен н о сть, со д ер ж ащ ая б о льш о е ко ли ч ество и н ф о рм ац и и : н ео п р ед елен н ость б о гач е и со д ер ж ательн ее, ч ем о п р ед елен н о сть. И з н еоп р ед елен н о сти м о ж н о п о луч и ть б о льш ее ко ли ч ество р еали зуем ы х в д ей стви тельн о сти вар и ан то в. В -тр етьи х , х ао с — это б есп о р яд о к, котор ы й вн утр и себ я со д ер ж и т н еп р ем ен н о стр ан н ы й аттр акто р как то н кую и вы со ко уп ор яд о ч ен н ую структур у: х ао с — ед и н ство б есп о р яд ка и п ор яд ка как стран н о го аттр актор а (о б этом м ы д о стато чн о п и сали уж е, п о этом у н ет н ео б х о д и м о сти ещ е р аз п о втор ять). Т о лько ещ е раз о тм ети м , что х ао с и б есп о р яд о к н е од н о и то ж е, х отя в х ао се всегд а п р и сутствует б есп оряд о к. О д н ако в сам ом х аосе всегд а и м еется «стр ан н ы й аттр актор », т. е. то н кая и уп о р яд о ч ен н ая структур а, ко тор ая регулярн о во сп ро и зво д и тся, н о н и ко гд а н е п о втор яет сам у себ я. (П р и м еро м м о ж ет служ и ть тур б улен тн о сть как х аос, п о стоян н о и р егуляр н о во сп ро и зво д ящ и й стр ан н ы й аттр акто р как уп о р яд о чен н ую стр уктур у. В со зд ан и е теор и и х ао са зн ач и тельн ы й вклад вн если со ветски е учен ы е ф и зи ки и м атем ати ки — акад ем и ки Л ан д ау, К о лм о го ро в и д р .) Т аки м о б р азо м , ф и ло со ф ско е о п р ед елен и е и п о н и м ан и е си н гуляр н о сти как о сн о во п о лагаю щ ей ф и ло со ф ско й катего р и и , леж ащ ей в о сн ован и и ан али за и и сслед о ван и я таки х ко см о ло ги ч ески х катего р и й , как коллап с и р еко ллап с, си м м етри я и аси м м етр и я, си м м етр и я и сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и , Б ольш о й взр ы в и Б о льш о й кр ах , р асш и р ен и е В селен н о й и Б о льш ое сж ати е и т. д . является ц ен тр альн о й катего р и ей , во кр уг ко тор о й д ви ж утся и вр ащ аю тся все эти ко см о ло ги ч ески е катего р и и . О н и п р и о б р етаю т ф и ло со ф ско е зн ач ен и е в ко н тексте связи с си н гуляр н о стью : си н гуляр н о сть — си стем оо б р азую щ ая и стр уктуро об разую щ ая катего р и я, о б ъ ед и н яю щ ая все эти ко см о ло ги ч ески е категор и и в ед и н ую ц ело стн ую си стем у м и р о п о н и м ан и я В селен н о й . К эти м ко см о ло ги ч ески м катего р и ям о тн о сятся таки е о сн овн ы е п о н яти я н ели н ей н о й д и н ам и ки — тео р и и х аоса Э . Л о рен ц а и ф р актальн о й гео м етр и и М ан д ельб р о та — х ао с, б есп о р яд о к и п о р яд о к, тур б улен тн о сть, «стр ан н ы й аттр актор », б и ф ур кац и я и катастро ф а, сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и , м асш таб и м асш таб и ро ван и е, сам о п о д об и е и степ ен н ы е зако н ы и т. д . и т. п . М ы то лько отм еч аем , ч то д альн ей ш ее углуб лен н о е и сслед о ван и е и п о н и м ан и е ф ун д ам ен тальн ы х п ро б лем В селен н ой и астро ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц аб со лю тн о н ево зм о ж н о и н ем ы сли м о б ез ф и ло со ф ско го о см ы слен и я важ н ей ш и х п о н яти й , п р и н ц и п о в и зако н о в н ели н ей н о й д и н ам и ки , в ч астн о сти тео р и и х аоса Э . Л о р ен ц а, теор и и сам о ор ган и зац и и Х акен а— П р и го ж и н а и ф р актальн о й гео м етр и и М ан д ельб р о та. Э та зад ач а — зад ач а н е о д н о го ч еловека и н е о д н о й ф и ло со ф и и , а является ком п лексн о й зад ач ей сп ец и ал и сто в ко см о ло го в, ф и зи ков и ф и ло со ф о в, сп ец и али зи р у ю щ и х ся в о б ласти ко см о ло ги и и астр оф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц . М ы д о лж н ы п р и зн ать, что во втор ой п о ло ви н е уш ед ш его сто лети я (Х Х в.) п р о и зо ш ли рево лю ц и и н е то лько в об ластях ф и зи ки элем ен тарн ы х ч асти ц и со вр ем ен н о й ко см о л о ги и , н о и в об ласти н ели н ей н о й д и н ам и ки , п р еж д е всего ф о рм и ро ван и я тео р и и сам оо р ган и зац и и , теор и и х ао са и ф р актальн ой гео м етр и и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
53
53
П оэто м у н ам п р ед ставляю тся о со б ен н о важ н ы м и д ля ф и ло со ф и и все эти тр и вы д аю щ и х ся д о сти ж ен и я в об ласти естествозн ан и я втор о й п о ло ви н ы Х Х в. — ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , ко см о логи и и н ели н ей н о й д и н ам и ки , в ч астн о сти теор и и сам оор ган и зац и и Г . Х акен а и И . П р и го ж и н а, тео р и и х ао са Э . Л о р ен ц а и ф р актальн о й гео м етр и и М ан д ельб р ота. Н еоб хо д и м ф и ло со ф ски й си н тез всех эти х трех об ластей естество зн ан и я. В н асто ящ ее вр ем я п р о и сх од и т и н тен си вн о е взаи м о п р о н и кн о вен и е ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и ко см о ло ги и : взаи м н о е «о п ло д отвор ен и е» и х д ает б лестящ и е р езультаты д ля усп еш н о го р азви ти я то й и д р уго й н ауки . С о вр ем ен н ая ко см о логи я аб со лю тн о н ем ы сли м а б ез ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , и , н ао б оро т, со вер ш ен н о н ево об р ази м о р азви ти е ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц б ез р ево лю ц и он н ы х д о сти ж ен и й в со вр ем ен н о й ко см о ло ги и за п о след н ее п яти д есяти лети е Х Х в. (М ы в н аш ей р аб о те, н е п р етен д уя н а п о лн о ту и глуб и н у и сслед о ван и я, стар али сь во сп о лн и ть ф и ло со ф ски й п р об ел. Р азум еется, н е н ауч н ы й п р о б ел — ф и зи ч ески й и тем б о лее м атем ати ч ески й .) И все ж е, н а н аш взгляд , остается н е р еш ен н о й д о си х п ор зад ач а ф и ло со ф ско го и сслед о ван и я ф ун д ам ен тальн ы х п р о б лем ко см о ло ги и и ф и зи к и элем ен тар н ы х ч асти ц в свете теор и и сам оо р ган и зац и и , тео р и и х ао са и ф р актальн о й гео м етр и и : эти тео р и и д аю т н ам и д ад ут б о лее ш и р о ки й д и ап азо н ф и ло со ф ско го ви д ен и я м и р а и о ткро ю т б о лее глуб о ки й го р и зо н т м и р ово сп р и яти я и м и роо щ ущ ен и я. (М ы в сво ей р аб о те, со вер ш ен н о н е п р етен д уя н а о сн овательн о сть и всесторо н н о сть и сслед ован и я, п ы тали сь п р о сто п о стави ть зад ач у как п ер востеп ен н ую в ф и ло со ф ско м п лан е.)
Р и с. 1.5. С хем а тр и ади й н ости к осм ол оги и , астр оф и зи к и , Ф Э Ч и хаоса, сам оор ган и зац и и , ф р ак тал ь н ой геом етр и и
В ч ем ж е все-таки ф и ло со ф ски й см ы сл тео р и и х ао са? О н заклю чается в том , что в о сн ове н аш его м и ро зд ан и я В селен н о й леж и т х ао с: и з х ао са все сущ ее во зн и кает и сн о ва в х ао с во звр ащ ается. А ч то тако е х ао с? Х аос — си н гуляр н о сть, точ н ее, си н гуляр н о сть — х ао с. Х ао с п о н и м аем н е как б ро ун о вско е д ви ж ен и е и ли , в б олее о б ы вательском см ы сле, н е как то лп у н а ули ц ах ...
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
54
54
Х ао с — это н е о д и н б есп о ряд о к. Х ао с — это н е од и н стр ан н ы й аттр акто р, вы ч ер ч и ваю щ и й уп о р яд оч ен н ую стр уктур у вью щ и х ся, н о н е п о втор яю щ и х сам и х себ я сп и р ал ей , п р и тяги ваю щ и х все сущ ее к себ е: х ао с — это д и н ам и ч еско е взаи м о д ей стви е стр ан н о го аттр актор а и б есп о ряд ка. Х ао с — это стран н ы й аттр актор , п р и тяги ваю щ и й к себ е б есп о р яд о к и уп о ряд о ч и ваю щ и й это т б есп ор яд о к: х ао с — н е то лько ф ен ом ен д естр укти вн ы й , н о и (гл авн ы м о б р азом ) ко н стр укти вн ы й ф ен о м ен , ф ен о м ен со зи д ательн ы й . И м ен н о тако ва си н гуляр н о сть как х ао с: в си н гуляр н о сти о тп еч атан б есп о ряд о к как п р о д укт ги ган тско го ко ллап са. Э то т б есп о ряд о к есть б еско н ечн о сть п ло тн ости м атер и и и и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и : эта б еско н еч н о сть п ло тн о сти м атер и и сам а п о себ е п о ро ж д ает сво ю п ро ти во п о ло ж н о сть, сво е соб ствен н о е сам оо тр и ц ан и е: это сам оо тр и ц ан и е б еско н еч н о сти п ро является в р еко ллап се. Б о льш о й взры в есть р еколлап с, р азр уш аю щ и й си н гуляр н о сть, и и з р азр уш ен н ы х , б есп о ряд о ч н ы х «о б ло м ко в» ко н стр уи р ует и со зи д ает р азли ч н ы е стр уктур и ро ван н ы е м и р ы во В селен н о й : В селен н ая ро ж д ается и з х ао са как уп о р яд о ч ен н ая суп ер си стем а. Ф и ло со ф ско е м и ро п о н и м ан и е р о ж д ен и я н аш ей В селен н о й , ее эво лю ц и и и суд ьб ы — это н асто ятельн ая н ео б хо д и м о сть и д ля ф и ло со ф ско й культур ы уч ен ы х сп ец и али сто в в о б ласти ф и зи ки ч асти ц , астро ф и зи ки и ко см о ло ги и . О д н ако сам о это м и ро во сп р и яти е и м и р оо см ы слен и е н а совр ем ен н ом уро вн е зн ан и я аб со лю тн о н ево зм о ж н ы б ез о влад ен и я ф ун д ам ен тальн ы м и о ткры ти ям и в о б ласти н е ли н ей н о й д и н ам и ки — теор и и х ао са, си н ер гети ки как тео р и и сам оор ган и зац и и и ф р актальн о й гео м етр и и Б ен уа М ан д ельб ро та: ф и лосо ф и я м о ж ет стать п о сво ей д ухо вн о й сущ н о сти совр ем ен н о й в то м случ ае, если о н а стан ет вели ки м си н тезо м со вр ем ен н о го естество зн ан и я — ф и зи ки ч асти ц , астр о ф и зи ки , ко см о ло ги и и н ели н ей н о й д и н ам и ки — тео р и и х аоса, сам оор ган и зац и и и ф р актальн о й геом етр и и . В этом со сто и т суть зад ач и ф и ло со ф и и .
§5. И н ф л я ц и он н ая стади я В сел ен н ой О н а сущ ествен н а в об щ ем ко н тексте ро ж д ен и я, стан о влен и я и эво лю ц и и В селен н о й , и б о в и н ф ляц и о н н о й стад и и В селен н о й п р о и сх од ят таки е ф и зи ч ески е п р о ц ессы , с ко то р ы м и связан о р еш ен и е сам ы х ф ун д ам ен тальн ы х п р об лем р о ж д ен и я и р асш и р ен и я В селен н о й . Л о ги ка р о ж д ен и я н аш ей В селен н о й в ц ело м п р ед ставляет со б о й п о след овательн о сть см ен ы след ую щ и х стад и й : 1) стад и я си н гуляр н ости как н ач ало Б о льш ого взр ы ва; 2) втор ая стад и я — сам Б о льш о й взр ы в как катастро ф и ч ески й взр ы в си н гуляр н о сти ; 3) и н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й как стад и я стр уктур и р ован и я и р асш и р ен и я В селен н о й как суп ер си стем ы : Б о льш о й взр ы в есть катастро ф и ч еско е р азр уш ен и е си н гуляр н о сти , а и н ф ляц и о н н ая стад и я в ц ело м — стр о и тельство В селен н о й как сам оор ган и зован н о й си стем ы . П оэто м у в ф и ло со ф ско м р акур се м о ж н о сх ем ати ч ески п р ед стави ть, ч то Б о льш ой взр ы в как катастро ф и ч ески й есть д и вер си ф и кац и о н н ы й п р о ц есс р азр уш ен и я си н гуляр н о сти как ц ело стн о сти н а о тд ельн ы е куски , ч асти , элем ен ты м атер и и и п р о стр ан -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
55
55
ства-вр ем ен и , а и н ф ляц и о н н ая стад и я — и н н о вац и о н н ы й п р о ц есс сам оор ган и зац и и В селен н о й как н о во й суп ер си стем ы , со твор ен н о й и ко н стр уи ро ван н о й и з о ско лко в, куско в, элем ен тов р азр уш ен н о й Б о льш и м взр ы во м си н гуляр н о сти как ко ллап си р ован н о й м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и . И м ен н о п оэтом у н ам п р ед ставляется, ч то и н ф ляц и о н н ая В селен н ая, п о стро ен н ая в р азли ч н ы х м о д елях и сц ен ар и ях р о сси й ски м и , советск и м и ф и зи кам и -тео р ети кам и , ко см о ло гам и Д . А . К и рж н и ц ем , А . Л и н д е и д р уги м и , а такж е ам ер и кан ски м и уч ен ы м и — астро ф и зи кам и и ко см о ло гам и (А лан о м Г утом и д р .), и м еет н е то лько н ауч н о -тео р ети ч еско е зн ач ен и е, н о и такж е глуб о ко ф и ло со ф ско -м и р ово ззр ен ч ески й см ы сл и зн ачи м о сть: и н ф ляц и о н н ая стад и я — стр уктур н ая стад и я ко н стр уи р ован и я сам оор ган и зац и и В селен н о й как ф и зи ч ески р еальн о й суп ер си стем ы . А н а ф и зи ч еско м и ко см о ло ги ч еско м язы ке это о зн ач ает, ч то и н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й — стад и я н е то лько п р о сто ч уд ови щ н о о б ъ ем н о го р азд уван и я п р о стр ан ствен н о й п р о тяж ен н о сти о т 10 -30см д о 10 30см , н о и п реж д е всего стад и я ф о рм и ро ван и я и тво рен и я н ач альн ы х ф и зи ч ески х , астр о ф и зи ч ески х и ко см о ло ги ч ески х усло ви й стан о влен и я и р асш и р ен и я В селен н о й : и н ф ляц и о н н ая стад и я есть стад и я твор ен и я и о п р ед елен и я Ч ЗН У , т. е. ч увстви тельн о й зави си м ости о т н ач альн ы х усло ви й . В п ер и о д и н ф ляц и о н н о й стад и и В селен н о й заклад ы ваю тся ф ун д ам ен тальн ы е н ач альн ы е усло ви я, ко тор ы е оп р ед еляю т оч ен ь си льн у ю ч увстви тельн ую зави си м о сть сам оор ган и зац и и м атер и и , стр уктур и р ован и я В селен н о й и ее эво лю ц и и во вр ем ен и о т н ач альн ы х усло ви й : о т н ач альн ы х услови й , зад ан н ы х в и н ф ляц и о н н ы й п ер и о д , зави си т в ц ело м р асш и р ен и е В селен н о й . Э то н и в ко ем см ы сле н е о зн ач ает о д н о зн ач н ы й д етер м и н и зм ч увстви тельн о й зави си м о сти эво лю ц и и В селен н о й о т н ач альн ы х усло ви й . Ч увстви тельн ая зави си м о сть о т н ач альн ы х усло ви й н и в ко ем случ ае н е о зн ач ает и н е м о ж ет о зн ач ать ли н ей н о сть эво лю ц и и В селен н о й о т н ач альн ы х усло ви й : эво лю ц и я В селен н о й п р ед ставляет со б о й н е ли н ей н о е д ви ж ен и е, а н ели н ей н о е р азви ти е В селен н о й , связан н ое с п ер ехо д о м от усто й ч и во го к н еусто й ч и вом у со стоян и ю ; о т р авн о весн о го — к н ер авн овесн ом у; о т б и ф ур кац и и — к катастроф е; о т д и вер си ф и кац и и — к и н н о вац и и ; о т си м м етр и и — к аси м м етр и и ; о т си м м етр и и — к сп о н тан н о м у н ар уш ен и ю си м м етр и и ; о т ко ллап са — к р еко ллап су, а о т р еко ллап са — к ан ти ко ллап су; о т х ао са — к п о р яд ку; о т х ао са тур б улен тн о сти — к ф р актальн ы м аттр актор ам как то н ки м и уп о р яд оч ен н ы м стр уктур ам в х ао ти зац и и и т. д . О д н и м словом , совр ем ен н ы е н о вей ш и е ко см о ло ги ч ески е и астр оф и зи ч ески е н аб лю д ен и я и о ткр ы ти я, со верш ен н ы е в ко н ц е уш ед ш его Х Х в., со всей уб ед и тельн о стью п о казы ваю т, ч то эво лю ц и я В селен н о й п р о и схо д и т н е п о закон ам ли н ей н о сти , а п о зако н ам н ели н ей н о й д и н ам и ки , т. е. п о зако н ам н ово й , н ели н ей н о й , д и алекти ки ч ер ез ко ллап с и р еко ллап с, си м м етр и ю и сп о н тан н о е ее н ар уш ен и е, ч ерез х ао с, б есп ор яд о к и п ор яд о к, ф р актальн ы е аттр актор ы и м асш таб и р о ван и е стр уктур и т. д . О д н и м сло вом , В селен н ая п р ед ставляет со б о й в сво ем р асш и р ен и и н е ти х ую , м о н о то н н ую , глад кую , р авн о м ер н ую суп ер си стем у, какую м ы ви д и м в н о чн о м н еб о сво д е, а б уй н ую и н еи сто вую , р азви ваю щ ую ся в ко см о ло ги ч еско м п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ом м асш таб и ро ван и и ч ер ез б и ф ур кац и ю и катастр оф у, ко ллап с и р еко ллап с, х ао с и п о ряд о к и т. д . В сво ем завер ш ен н о м ви д е и н ф ляц и о н н ая м о д ель В селен н о й б ы ла п о стро ен а ам ер и кан ски м уч ен ы м А лан о м Г утом в 19 81 г. н а о сн ове р аб о т со ветски х уч ен ы х Д . А . К и р ж н и ц а и А . Л и н д е, как о тм еч ает и звестн ы й сп ец и али ст-ко см о ло г М . В . С аж и н в сво ей зам ечательн о й р аб оте «С о вр ем ен н ая ко см о ло ги я» (М ., 2 002).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
56
56
В си н гуляр н о сти как н ели н ей н о м м алом п р о стом со д ер ж и тся б уд ущ ее В ели ко е, ко то ро е р еали зуется в р езультате Б о льш о го взр ы ва в сам оо сущ ествляю щ ую ся В селен н ую как суп ер сло ж н ую свер х си стем у. Н ели н ей н о сть м ы н е п о н и м аем н и в ч и сто м ех ан и ч еско м см ы сле, н и в ч и сто ф и зи ч еско м и ли м атем ати ческо м : н ели н ей н о сть д ля н ас — ф и ло со ф ско е п о н яти е, вклю ч аю щ ее сло ж н ую и п ро ти во р еч и вую д и н ам и ку разви ти я явлен и й во вр ем ен н ом и п р о стр ан ствен н о м п р ео б р азован и и и х , т. е. и х ро ж д ен и и , стан о влен и и , сущ ество ван и и и ги б ели . О д н и м сло вом , н ели н ей н ость в н аш ем п о н и м ан и и п р ед ставляет со б о й п о н яти е, ф и кси р ую щ ее, как и з зар од ы ш а ро ж д ается ц елы й о р ган и зм : взаи м од ей стви е тр и ад ы Д Н К + Р Н К + б ело к есть н ели н ей н о е, которо е то лько н а п о п уляц и о н н о эво лю ц и о н н ом уро вн е служ и т м ех ан и зм ом р о ж д ен и я н о вы х ви д о в ор ган и зм о в. И н ы м и сло вам и , тр и уро вн я ж и во й м атер и и : 1) м о лекуляр н о -ген ети ч ески й как м и кро уро вен ь ж и во й м атер и и — м ало е (п ро сто е, м алая п р и ч и н а и т. д .); 2) п о п уляц и о н н о -ор ган и зац и о н н ы й как у р овен ь м атери и — м акр оур о вен ь ж и вы х о р ган и зм о в; 3) п о п уляц и о н н о -эво лю ц и о н н ы й ур о вен ь как ур овен ь п р о и схо ж д ен и я н о вы х ви д ов п ер ед ач и н аслед ствен н о сти и ее закр еп лен и я в о р ган и зм е о соб ей : д ля ж и во й м атер и и это т ур о вен ь п о п уляц и о н н о -эволю ц и о н н ы й — главн ы й ко см о ур овен ь как ур о вен ь ро ж д ен и я н о вы х ви д о в и п ро д о лж ен и я ж и зн и о р ган и зм о в. Н ели н ей н о сть в ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и есть п ер ех од о т м и кром олекуляр н о ген ети ч еско го ур о вн я взаи м о д ей стви я м ех ан и зм а Д Н К + Р Н К + б елок к п о п уляц и о н н о -ор ган и зац и о н н о м у уро вн ю и о т п ослед н его — к п о п уляц и о н н о эво лю ц и о н н ом у ур о вн ю : ж и вая м атер и я б уд ет ж и во й то лько п р и н али ч и и всех эти х тр ех ур о вн ей ген ети ч еско й и н ф о рм ац и и , ж и вы х ор ган и зм ов и и х п о п уляц и й . Т о лько в это м случ ае м ало е п р евр ащ ается в В ели ко е, п ро сто е — в сло ж н о е, а сло ж н о е — в суп ер сло ж н о е; н езам етн ая, м алая п р и ч и н а п ор о ж д ает б о льш о е след стви е. Р ели кто во е и злуч ен и е как п еп ел Б о льш о го взр ы ва является сам ы м н еп о ср ед ствен н ы м эксп ери м ен тальн ы м о б о сн о ван и ем и д о казательством гам овско й теор и и Б о льш о го взр ы ва, котор ы й служ и т б лестящ и м п о д твер ж д ен и ем сп р авед ли во сти ф р и д м ан о вско й ко н ц еп ц и и р асш и р яю щ ей ся В селен н о й и х аб б ло вско го зако н а всеоб щ его уд ален и я галакти к д руг о т д р уга: тео р и я Б о льш ого взр ы ва яви лась п р ям ы м ло ги ч ески м п ро д о лж ен и ем и п о д твер ж д ен и ем и сти н н о й сп р авед ли во сти ф р и д м ан о вско й расш и р яю щ ей ся В селен н о й и х аб б ло вско го р азлетан и я галакти к д р уг от д р уга. В се эти тр и м од ели В селен н о й (гам овская, ф р и д м ан о вская и хаб б ло вская) п о казы ваю т ф и ло со ф скую ее суть: н аш а В селен н ая п р ед ставляет со б о й н е стати ч ескую (т. е. н е стац и о н ар н ую ), а д и н ам и ч ескую суп ер си стем у, р од и вш ую ся в р езультате Б о льш о го взр ы ва и з си н гуляр н о сти , эво лю ц и о н и зи р ую щ ую и р асш и р яю щ ую ся в п ро стр ан стве суб м алого в суп ервели ко е. М ало е и В ели ко е в м и р е н е о тд елен ы н еп р ох од и м ой п р о п астью -кан ьо н ом : о н и взаи м о во п лощ аю т в себ е, взаи м о п ор о ж д аю т и взаи м о п р евр ащ аю тся. Б ез м ало го (т . е. си н гуляр н о сти ) н ет и н е м о ж ет б ы ть В ели ко го как В селен н о й и , н ао б о ро т, В ели ко е (звезд ы , галакти ки и т. д .) п р евр ащ ается в р езультате ко ллап са в м ало е (б елы е кар ли ки , п ульсар ы , ч ер н ы е д ы р ы ). В этом загад о ч н о сть и н е д о ко н ц а ещ е п о зн ан н ая таи н ствен н о сть ф и ло со ф ско й тр и ад ы м атер и и , п р о стран ства и вр ем ен и : ч ем б о льш е
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
57
57
н ер азгад ан н ы х тай н в п р и ро д е, тем и н тер есн ее и со д ер ж ательн ее д ви ж ен и е н ауки и н ауч н о й эп и стем о ло ги и и , след о вательн о , сам о д ви ж ен и е ф и ло со ф ствован и я и ф и ло со ф ско й м ы сли . Е сли н ет тай н в м и р е как н еп о зн ан н ой вещ и в себ е, то сам о ч ело веч еско е сущ ество ван и е теряет свой см ы сл и ц ен н о сть. П оэтом у р аскры ти е тай н как п о сти ж ен и е н еп о зн ан н о й вещ и в себ е есть ф ун д ам ен тальн ы й ф ен о м ен сам о го б ы ти я ч ело веч еско го со об щ ества: В селен н ая как ч ер н ы й ящ и к — б еско н еч н о е м н о ж ество тай н с б есч и слен н ы м и зам кам и , сам ы м и р азли ч н ы м и . П оэто м у зад ач а н ауки (ф и зи ки и ко см о ло ги и ) и ф и ло со ф и и со сто и т в п о д б о р е соо тветствую щ и х клю ч ей (т. е. и д ей ) д ля откр ы ти я эти х зам ков, ч то б ы р азгад ать о д н у тай н у в п р и ро д е за д р уго й . А это т п уть и д ля ф и ло со ф и и , и д ля н ауки б еско н еч ен . О н н еско н ч аем как б еско н ечн о е п р и б ли ж ен и е к п р ед елу. Ч еловеч ество , п о ка о н о б уд ет сущ ествовать, н и ко гд а н е и сч ер п ает это го п р ед ела, и б о В селен н ая в сво ей эво лю ц и и б еско н еч н а, п о ка м ы , лю д и , б уд ем о б и тать н а м алю сен ько й б ы ли н ке, н азы ваем о й п лан етой З ем ля, котор ая еж есекун д н о д ви ж ется п о 3 0 км во кр уг С о лн ц а — звезд ы , ко то р ая н ахо д и тся н а сам о й о кр аи н е сп и р альн о го р укава н аш его М леч н о го п ути ср ед и таки х ж е м и лли ар д ов м и лли ар д о в галакти к в н аш ей то лько ч асти В селен н о й . П оэто м у звезд ы являю тся н асто ящ и м и ф аб р и кам и п р о и зво д ства атом ов х и м и ч ески х элем ен то в, в то м ч и сле ато м о в х и м и ч ески х элем ен то в ф ун д ам ен тальн о го квад р ата — во д о ро д а, углер од а, ки слород а и азо та — как ф и зи ко -хи м и ч еско й о сн о вы сущ н о сти ж и зн и — Д Н К + Р Н К + б ело к. В и д и м о , н аш е ж и зн ен н о е сч астье, что В селен н ая, об р азо ван н ая в р езультате Б о льш о го взры ва, н аселен а таки м и легки м и х и м и ч ески м и элем ен там и ко см и ч еского п р о и сх о ж д ен и я, как вод оро д и гели й , котор ы е заж и гаю т газо вы е (т. е. м о лекулярн ы е) ш ар ы п од д ей стви ем си лы гр ави тац и и : заж ж ен н ы е газо вы е ш ар ы п р евр ащ аю тся в звезд ы как «светящ и еся свеч и », ко то р ы е о б о гр еваю т теп лом н аш у х о лод н ую В селен н ую , в то м ч и сле н аш у м ален ькую п лан ету З ем ля, н а которо й 4 м и лли ард а лет то м у н азад п ояви лась ж и зн ь. О н а п о яви лась н е в б о р ьб е см ер тельн о й с эн тро п и ей , а б лаго д аря эн тр о п и и , как утвер ж д ает п роф . И . П р и го ж и н : ж и зн ь есть д и сси п ати вн ы е стр уктур ы , ко то р ы е и сп ользую т р ассеян н ы е (д и сси п и р о ван н ы е) эн ер ги и д ля сам оор ган и зац и и си стем ы , ее стр уктур и ро ван и я и ф ун кц и о н и р ован и я. Э н тр о п и я как р ассеян и е эн ер ги и есть, с о д н о й сторо н ы , п о н и ж ен и е кач ества эн ер ги и , а с д р уго й сторон ы , есть увели ч ен и е в м и р е х ао са и б есп о р яд ка: х ао с и б есп о ряд о к н е след ует о то ж д ествлять и и д ен ти ф и ц и р овать. П о сле со зд ан и я ам ер и кан ски м м атем ати ко м -м етеоро л о гом Э д ви н ом Л ор ен ц о м теор и и х ао са уж е н ельзя х ао с р ассм атр и вать и склю ч и тельн о в н егати вн о м п лан е как д естр укти вн ы й п р о ц есс отсутстви я како й б ы то н и б ы ло уп о р яд о ч ен н ости : вы д аю щ аяся заслуга Э . Л о р ен ц а со стои т в о ткр ы ти и в х аосе д во й ствен н о й его п р о ти вор еч и во й п р и ро д ы : с о д н о й сто ро н ы , х ао с, д ей стви тельн о , — н еуп о р яд о ч ен н о сть, б есп оряд о к, н о с д р уго й сторо н ы , в сам ом х ао се и м еется то н кая и вы со ко уп ор яд о ч ен н ая стр уктур а, котор ая н азы вается стр ан н ы м аттр актор ом Л о р ен ц а. Э то т стр ан н ы й аттр акто р Л о р ен ц а п р ед ставляет соб о й д во й н ую сп и раль, ко то р ая р егуляр н о п овтор яется сн ач ала во кр уг лево го ух а, а затем то ч н о такж е р егуляр н о п о вто ряется во кр уг п р авого ух а, и все п о втор яется сн о ва, со зд авая то н кую и вы со ко уп ор яд о ч ен н ую структур у, ко тор ую н азы ваю т н а м атем ати ч еском язы ке стр ан н ы м аттр акто ром Л о р ен ц а. В се д ело в то м , ч то стр ан н ы й аттр актор как р егуляр н о п овтор яю щ аяся уп о р яд о ч ен н о сть в х ао се (х ао ти ч н о сти ) н аб лю д ается в р еальн ы х ф и -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
58
58
зи ч ески х , х и м и ч ески х , б и о ло ги ч ески х си стем ах. В кач естве п р и м ер а м ож н о р ассм о тр еть ф ен о м ен турб улен тн о сти , котор ы й р ан ьш е, д о р аб о т Л о рен ц а (д о 6 0 -х гг. Х Х в.), п р ед ставляли в и склю ч и тельн о н егати вн о м , д естр укти вн о м п лан е как аб со лю тн ы й б есп о ряд о к. Н а сам ом д еле о казало сь, что тур б улен тн о сть (Н и агарски й во д о п ад и т. д .) есть х ао с, в ко тор ом п осто ян н о р еали зуется стр ан н ы й аттр актор как то н кая и вы со ко уп о ряд очен н ая стр уктур а, ко тор ая р егуляр н о и уп о р яд о ч ен н о п о вто ряется.
Р и с. 1.6
Н а луж ай ке око ло леса п ы ш н ы м ц ветом р астет со ч н ая тр ава, и кр оли ки , п о ед ая эти со ч н ы е тр авы , б ы стро р азм н о ж аю тся, и увели ч и вается и х п о п уляц и я. Т уд а зач асти ли ли сы , ко то р ы е стали ло ви ть кр о ли ко в и п о ед ать и х : п о п уляц и я кр о ли ко в ум ен ьш ается, а п о п уляц и я ли с б ы стро стала увели ч и ваться. В и д я такую си туац и ю , д ва б и зн есм ен а — Р ом а и И ван — п о строи ли м ехо во е ателье п о и зго то влен и ю ж ен ски х ш уб и з м ех а ли с. П о п уляц и я ли с р езко стала ум ен ьш аться, а п о п уляц и я кр о ли ко в стала б ы стро разм н о ж аться и н ач ала б ы стро увели ч и ваться. В этом х ао се и гр ы случ ай н о стей м ы д ей стви тельн о н аб лю д аем то н кую эко ло ги ч ескую стр уктур у п о д ъ ем а и п ад ен и я кр и вы х п о п уляц и й кр оли ко в и ли с.
Р и с. 1.7
К р и вы е х ао са А и Б п овтор яю тся, о б р азуя то н кую и вы со ко уп о ряд о ч ен н ую стр уктур у, котор ая оч ен ь п о хо ж а в б и о сф ер е н а стр ан н ы й аттр актор Л ор ен ц а в хао се случ ай н о стей . С лед о вательн о , ро ль эн тр оп и и как р ассеян и я эн ер ги и , п о н и ж ен и я ее кач ества, о б р азован и я и увели ч ен и я в м и р е хао са н ельзя п о н и м ать и склю ч и тельн о в н егати вн о м и д естр укти вн о м см ы сле: н е то лько и з хао са п о является п ор яд о к, н о в сам ом х ао се о б р азуется стр ан н ы й аттр актор . К ак о тм еч ает И . П ри го ж и н , о ткр ы ти е и м д и сси п ати вн ы х стр уктур б ы ло н е то лько п о лн о й н ео ж и д ан н о стью , н о и о казало н а н его ош елом ляю щ ее вп ечатлен и е, и б о и м ен н о д и сси п ати вн ы е структур ы о б лад аю т сп о со б н о стью и сп о льзо вать х ао с как р ассеян и е эн ер ги и д ля уп о р яд о ч ен н о й сам оор ган и зац и и стр уктур , в том чи сле и ж и вы х : ж и зн ь — д и сси п ати вн ы е стр уктур ы , и сп о льзую щ и е эн тр о п и ю д ля сам оор ган и зац и и . Ф ун д ам ен т со вр ем ен н о й ко см о ло ги и со ставляю т д ва теста — ускор ен и е р асш и р ен и я В селен н о й , о ткр ы то е в сам ом ко н ц е уш ед ш его (Х Х ) века, и ан и зо троп и я р е-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
59
59
ли кто во го и злуч ен и я, о б н аруж ен н ая такж е в ко н ц е п рош ло го (Х Х ) века: эти д ва теста со вер ш ен н о и зм ен и ли н аш и п р ед ставлен и я о п о сто ян стве ско ро сти р асш и рен и я В селен н о й и и зо тро п и и п ро стр ан ства ее. П ервы й р еволю ц и о н н ы й ш аг, ко р ен н ы м об р азом п ер евер н увш и й м о д ель стати ч еско й В селен н о й Э й н ш тей н а, сд елал вы д аю щ и й ся со ветски й ф и зи к А . Ф р и д м ан , котор ы й в свои х статьях в 192 2 -192 4 гг. сф о рм ули р о вал теори ю р асш и р яю щ ей ся, о д н о ро д н о й и и зо троп н о й В селен н о й : В селен н ая в п р о стр ан стве о д н оро д н ая и и зо тро п н ая, н е является стац и о н ар н о й суп ер си стем ой , а р асш и р яется во вр ем ен и как суп ер си стем а. З н ач и т, и з ф ри д м ан о вско й теор и и р асш и р яю щ ей ся В селен н о й ло ги ч ески след ует ф ун д ам ен тальн ая ф и ло со ф ская и д ея о то м , ч то В селен н ая ко гд а -то в п рош ло м «р о д и лась» м ален ько й и п о м ер е р асш и р ен и я стан ови тся б о льш е и п р евр ащ ается в вели кую суп ер си стем у: все сущ ее в н ей ставш ее (элем ен тар н ы е ч асти ц ы , атом ы и м о лекулы , звезд ы и гал акти ки , ско п лен и я галакти к и и х свер х ско п лен и я в кр уп н о м асш таб н о й стр уктур е В селен н о й ) — р езультат стан о влен и я, н еч то ставш ее, а н е веч н о д ан н о е. В селен н ая «ро д и лась» и стала тако во й , какая он а есть: в н ач ал е Б о льш о го взры ва, в результате ко тор о го «р о ж д ается» м ален ькая н аш а В селен н ая, н е б ы ло н и м и кр о стр уктур н ы х , н и м акро стр уктур н ы х о б р азован и й : б ы ло в это м и зн ач альн о м н ач але то лько н еч то, ко то ро е м о ж ет стать В селен н о й . Т аки м и зн ач альн ы м н еч то б ы ла си н гуляр н о сть как то ч ка б еско н еч н о сти п ло тн о сти м атер и и (эн ер ги и ) и и скр и влен н о го вн утр ь п р о стр ан ства-вр ем ен и : эта си н гуляр н о сть катастро ф и ч ески взр ы вается Б о льш и м взр ы во м , и о б разуется и н ф ляц и о н н ая стад и я р о ж д ен и я ф р и д м ан овско й расш и ряю щ ей ся В селен н о й как о д н о ро д н ой и и зо тр о п н ой . И н ы м и сло вам и , в р езультате Б о льш о го взр ы ва си н гуляр н о сти н е во зн и кает и н е р о ж д ается ср азу ф р и д м ан о вская р асш и ряю щ аяся В селен н ая, а н аступ ает и н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й : о н а есть стад и я «б ер ем ен н о сти », «зар о ж д ен и я» и «р о ж д ен и я» в м уках ф р и д м ан о вско й р асш и ряю щ ей ся В селен н о й , т. е. В селен н о й , н аселяю щ ей ся и н аселен н о й элем ен тарн ы м и ч асти ц ам и , ато м ам и и м о лекулам и легки х х и м и ч ески х элем ен то в, а затем уж е ч ерез м и лли ар д ы лет звезд ам и , галакти кам и , и х ско п лен и ям и и т. д . П оэто м у и н ф ляц и о н н ая В селен н ая — стад и я п р о гр ам м и ро ван и я ф ри д м ан о вско й В селен н о й , ее о сн о вн ы х п ри н ц и п о в и зако н о в м ех ан и зм а н е то лько р асш и р ен и я, н о и ее уско р ен и я. П р и ч и н ы как р асш и р ен и я, так и уско р ен н о го р асш и рен и я В селен н о й леж ат в и н ф ляц и о н н о й стад и и р ож д ен и я В селен н о й : в ф р и д м ан овско й м о д ели В селен н о й п р о во зглаш ен а ф ун д ам ен тальн ая и д ея о р асш и р ен и и о д н оро д н ой и и зо тро п н о й В селен н о й , н о в н ей н е п р ед ставлен ы и н е р аскры ваю тся ф и зи ч ески е п р и ч и н ы р асш и р яю щ ей ся В селен н ой . П о чем у В селен н ая р асш и р яется и р асш и р яю щ аяся В селен н ая р асш и р яется уско р ен н о? Н а эти во п ро сы м о ж н о о твети ть то лько сей ч ас, в свете теори и и н ф ляц и о н н о й стад и и В селен н о й А лан а Г ута, котор ая и м п о стро ен а н а о сн о ван и и р аб о т и звестн ы х со ветски х ф и зи ко в-тео р ети ко в и ко см о ло го в Д . А . К и р ж н и ц а и А н д р ея Л и н д е. И так, д о ф р и д м ан овско й В селен н о й как ф и зи ч ески , р еальн о н аб лю д аем о й и р асш и р яю щ ей ся м ы д олж н ы в ф и ло со ф ско м и сслед о ван и и и п о н и м ан и и п р ед п о лагать тр и м ом ен та: 1) си н гуляр н о сть; 2) Б о льш о й взр ы в; 3) и н ф ляц и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
60
60
И н ф ляц и я — катастр оф и ч еско е разд уван и е ро ж д аю щ ей ся В селен н о й : р о ж д аю щ аяся (то ч н ее, стан о вящ аяся) в сво ем зар од ы ш ево м со сто ян и и В селен н ая б ы ла д о м ен ом с р азм ером 1 0 -30 см и за вр ем я от 1 с д о 100 с (т. е. за вр ем я м ен ьш е, ч ем п о лто р ы м и н уты ) д ости гает 1 см . Т ако е суб м и кр о н н ое со б ы ти е н е то лько п о сти гаем о и п р ед стави м о, н о ф акт о стается ф акто м : н ео б х о д и м о м ы сли ть и то лько уд и вляться, н аско лько м атер и я и п р остр ан ство -вр ем я в сво ем р еальн ом сущ ем и зо щ р ен ы и таи н ствен н ы в сво ем со кро вен н о м б ы ти и . К ак н е уд и вляться и н е во сх и щ аться то м у ч уд у, в ко то ром суб м и кро н н ая то ч ка п р евр ащ ается в д ом ен В селен н о й с разм ером 1 0 29 см . И н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й уд и ви тельн а и п о таен н а н е то лько д р ам ам и п р о стр ан ства-вр ем ен и , н о и п р еж д е всего ги п ер п ло тн о стью ч уд о ви щ н о й ко н ц ен тр ац и и м атер и и в суб м и кро н н ом о б ъ ем е — 1098 эр г/см 3 (как н е всп о м н и ть в это й связи ч ер н ы е д ы р ы , в ко то р ы х си н гуляр н о сть — то ч ка б еско н еч н о й п ло тн ости м атер и и и и скр и влен н о го (свер н уто го , закр уч ен н о го, ко м п акти ф и ро ван н о го ) вн утр ь п р о стр ан ства-вр ем ен и , а такж е п лан ко вскую п ло тн о сть м атер и и 10 96 г/см 3). З н ач и т, м ы д о лж н ы о тказаться н е только о т об ы д ен н о го п р ед ставлен и я о м атер и и и п ро стр ан стве-врем ен и , н о и о т тр ад и ц и о н н ы х (как ф и ло со ф ски х , так и естествен н о н ауч н ы х ) п р ед ставлен и й о тр и ад е м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и : ген о ти п о п р ед еляет ф ен о ти п . И н ф ляц и я — стад и я п ро гр ам м и ро ван и я б уд ущ ей р еальн о й ф ри д м ан о вско й В селен н о й как р асш и ряю щ ей ся: ф и зи ч еско й п р и чи н о й р асш и р ен и я В селен н о й являю тся си лы о тталки ван и я, котор ы е о б р азую тся в и н ф ляц и о н н о й стад и и взам ен си л гр ави тац и о н н о го п ри тяж ен и я. И н ф ляц и я — стад и я, ко гд а все вещ ество о б лад ает си ло й о тталки ван и я д ля «р азгон а» вещ ества во В селен н о й : п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ая м атер и я о б лад ает н е то лько си ло й гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я, н о и си ло й о ттал ки ван и я: и м ен н о эта си ла о тталки ван и я является ф и зи ч еской п р и ч и н о й р асш и р ен и я ф р и д м ан овско й В селен н о й . О ткуд а и как п о является эта си ла о тталки ван и я в и н ф ляц и и ? В суб м и кро н н ом о б ъ ем е и з ги п ер п ло тн о й ко н ц ен тр ац и и м атер и и (всп о м н и м : 10 98 эр г/см 3) о б р азуется естествен н ы м о б р азо м о три ц ательн о е д авлен и е, ко тор о е такж е м ож ет п р о и звод и ть р аб о ту. Т ак, н а и н ф л яц и о н н о й стад и и п о является си ла о тталки ван и я как ф и зи ч еская п р и ч и н а р асш и р ен и я В селен н о й : В селен н ая р асш и р яется в р езультате д ей стви я си лы гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я н а б о льш и х косм о ло ги ч ески х р асстоян и ях уд ален и я (р азб еган и я, р азлетан и я) галакти к д р уг о т д р уга. П о этом у м о д ель и н ф ляц и о н н о й стад и и В селен н о й А лан а Г ута м о ж н о р ассм атр и вать как п оп ы тку н ауч н о ф и зи ч еско го о б ъ ясн ен и я и о б о сн ован и я ф р и д м ан о вско -х аб б л о вско й м о д ели р асш и р ен и я В селен н о й : В селен н ая р асш и ряется, п о том у ч то н ар яд у с си ло й п р и тяж ен и я сущ ествует си ла о тталки ван и я. А теп ер ь н ам н уж н о п олуч и ть В селен н ую с м атер и альн ы м сод ер ж ан и ем , стро ен и ем и стр уктур н о -сам оор ган и зован н ую : и н ф ляц и я — стад и я ген ер ац и и элем ен тар н ы х ч асти ц . М ы д о лж н ы в ф и ло со ф ском (н е то лько ) о тн о ш ен и и п р и зн ать, ч то б ы ло вр ем я, ко гд а н е б ы ло н и каки х элем ен тар н ы х части ц , в том ч и сле и ф ун д ам ен тальн ы х — квар ко в-леп тон о в: квар ки и леп то н ы вм есте со всем и элем ен тар н ы м и ч асти ц ам и — ф о то н ам и , н ей тр и н о , в том ч и сле п р о то н ам и , н ей тро н ам и и т. д ., п о являю тся в ко н ц е р азд уван и я и п о хо лод ан и я В селен н о й . А и з ч его и как о н и во зн и каю т? В о б щ ем , м о ж н о сказать, ч то и н ф ляц и о н н ая стад и я в р езультате ф азо во го п ер ех од а о т ф альш и во го (т. е. лож н о го ) ва куум а к и сти н н о -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
61
61
м у вакуум у п о ро ж д ает (т. е. ген ер и р ует) элем ен тар н ы е ч асти ц ы : лож н ы й вакуум — со сто ян и е ги ган тско й п ло тн о сти и ко н ц ен тр ац и и н е о сво б од и вш ей ся (т. е. п о тен ц и альн о й ) эн ер ги и , а и сти н н ы й вакуум — ко н ец ло ж н о го вакуум а как о сво б о ж д ен и е п о тен ц и альн о й эн ер ги и , и з ко то ро й , п о м ер е р асш и р ен и я В селен н о й и о сты ван и я ее со стоян и я тер м о д и н ам и ческо го р авн овеси я д о 10 11К , о б р азую тся элем ен тар н ы е ч асти ц ы : во зн и кн овен и е элем ен тарн ы х ч асти ц — р езультат «зам ер зан и я» м атер и и в связи с р езки м о сты ван и ем м атер и и тер м о д и н ам и ч еско го р авн овеси я. Е сли б ы ть б о лее то ч н ы м , то сн ач ала о б р азуется гор яч ая п лазм а, ко тор ая и сч езает, и п оявляю тся элем ен тар н ы е ч асти ц ы как ки рп и ч и ки о б ы ч н о й м атер и и . Ф азовы й п ерех од о т ф альш и во го вакуум а к и сти н н о м у вакуум у связан со сп о н тан н ы м н ар уш ен и ем си м м етр и и и д ей стви ем м ех ан и зм а Х и ггса, в р езультате ч его элем ен тар н ы е ч асти ц ы п р и о б р етаю т м ассу: С Н С (сп о н тан н ы е н ар уш ен и я си м м етр и и ) и м ех ан и зм Х и ггса — д и н ам и ч ески е п ри н ц и п и м ех ан и зм ген ер ац и и м ассы элем ен тар н ы х ч асти ц . Т аки м о б р азом , и н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й и гр ает о ч ен ь сущ ествен н ую и о п р ед еляю щ ую ро ль в стан о влен и и и эво лю ц и и В селен н о й как р еальн о й суп ер си стем ы : и м ен н о в и н ф ляц и и леж и т п р и ч и н а, п о ч ем у р асш и р яется В селен н ая и п р о и сх од и т ген ер ац и я элем ен тар н ы х ч асти ц и и х м асс. А теп ер ь р ассм о тр и м п р об лем у уско р ен и я р асш и р ен и я В селен н о й и в ч ем со сто и т ф и зи ч еская п р и ч и н а уско р ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й , откр ы то го в сам ом ко н ц е уш ед ш его века (1 998). О ткр ы ти е уско р ен н о го расш и р ен и я В селен н о й яви ло сь н ео ж и д ан н ы м и ф ун д ам ен тальн ы м , и зм ен и вш и м н аш е п ред ставлен и е об эво лю ц и и н аш ей В селен н о й : эво лю ц и о н н ое р азви ти е В селен н о й п р ед ставляет со б о й н е п лоское, р авн ом ер н о е, м о н о то н н о е с п о сто ян н о й ско ро стью р асш и р ен и е, а н ер авн ом ер н ое, п р ер ы ви стое, с н еп о стоян ство м скоро сти р асш и р ен и я. О д н и м сло вом , ускор ен н о е р асш и р ен и е В селен н о й ещ е р аз п о казы вает и д о казы вает, ч то В селен н ая — это н е ли н ей н ая, а н ели н ей н ая суп ер си стем а, в о сн о ве р о ж д ен и я, стан о влен и я и эво лю ц и и ее леж ат каки е-то ф ун д ам ен тальн ы е ф и зи ч ески е осн о ван и я-п р и ч и н ы н а стад и и и н ф ляц и о н н о й В селен н о й : таки м ф и зи ч ески м о сн ован и ем (т. е. п р и ч и н о й ) ускор ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й является ген ер ац и я в и н ф ляц и о н н о й стад и и Λ -ч лен а (лям б д а-член а) ко см о ло ги ч еско й п о сто ян н о й как ф и зи ч еско й си лы , о б лад аю щ ей сп о со б н о стью уско р ять, как о тм еч ает п ро ф . М . В . С аж и н , а н е зам ед лять р асш и р ен и е н аш ей В селен н о й . В се со д ер ж ан и е, стро ен и е и стр уктур у ф и зи ч ески х п р о ц ессо в и н ф ляц и о н н о й В селен н о й о п р ед еляет и д етер м и н и рует скаляр н ое п о ле: о н о является п о лем уп р авлен и я всем и ф и зи ч ески м и п ро ц ессам и и н ф ляц и он н о й стад и и В селен н о й . К о н д ен сат скаляр н о го п о ля н а стад и и и н ф ляц и о н н о й В селен н о й является такж е о сн о вн ы м и сто ч н и ком эн ерги и ген ер ац и и (н е то лько м асс элем ен тар н ы х ч асти ц ) Λ ч лен а ко см о ло ги ч еско й п о сто ян н о й как си лы уско р ен и я р асш и р ен и я В селен н о й . К о н д ен сат скаляр н о го п о ля п о всем о сн о вн ы м ф и зи ч ески м х ар актер и сти кам и п о д об ен вакуум н о м у ко н д ен сату ви р туальн ы х ч асти ц . Ф и ло со ф ско е зн ач ен и е ви р туальн о го кван тово го вакуум а н асто лько ф ун д ам ен тальн о , ч то о н является главн ы м о п р ед еляю щ и м и сто чн и ко м ро ж д ен и я, стан о влен и я и эво лю ц и и В селен н о й н а ее и н ф ляц и о н н ой стад и и : вакуум твор и т м и р . Е сли усло вн о в ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и п р и н ять п остулат о том , ч то кван то вы й вакуум ви ртуальн ы х ч асти ц — н еко е н еб ы ти е п о о тн о ш ен и ю к реальн о м у м и р у элем ен тар н ы х ч асти ц ,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
62
62
то есть п о лн ое ф и ло со ф ское о сн о ван и е утвер ж д ать, ч то н еб ы ти е стан о ви тся б ы ти ем и п р евр ащ ается в р еальн о е б ы ти е элем ен тар н ы х ч асти ц : б ы ти е элем ен тар н ы х ч асти ц ген ер и р уется н а и н ф ляц и о н н о й стад и и в р езультате ф азо во го п ер ехо д а ло ж н о го (ф альш и во го) вакуум а в и сти н н ы й вакуу м , ко гд а п отен ц и альн ая эн ер ги я скаляр н о го п о ля о сво б о ж д ается. В акуум ген ер и р ует р еальн ое: н еб ы ти е тво р и т б ы ти е р еальн о й В селен н о й . В акуум н ы й ко н д ен сат ви ртуальн ы х ч асти ц со зд ается и о б р азуется в р езультате сп ец и ф и ч ески х о соб ен н о стей ви р туальн ы х ч асти ц кон д ен си р о ваться в о д н о й точ ке (м есте) ф азово го п ро стр ан ства б еско н еч н о м н о го : о н и м о гут н ах о д и ться в од н о й то ч ке (м есте) ф азо во го п р о стр ан ства б еско н еч н о м н о го, и п о этом у вакуум н ы й ко н д ен сат ви ртуальн ы х ч асти ц б уд ет о б лад ать си ло й тяж ести , т. е. тяго тен и я. П оэто м у м о ж н о сказать, что ви р туальн ы е ч асти ц н е п о д ч и н яю тся зако н у зап р ета П аули , со гласн о которо м у о д и н ако вы е ф ер м и о н ы со сп и н о м 1 /2 н е м о гут вм есте н ах о д и ться в о д н ом си м м етр и ч н ом кван то во -м ех ан и ч еско м со стоян и и . Н е то лько вакуум н ы е ви р туальн ы е ч асти ц ы н е п о д ч и н ен ы зако н у зап р ета П аули , н о и б о зо н ы как п р о м еж уто ч н ы е векто рн ы е ч асти ц ы с ц ело ч и слен н ы м зн ач ен и ем сп и н а — 1 , 0 , 2 такж е н е п о д ч и н яю тся зако н у зап р ета П аули : аб со лю тн о то ж д ествен н ы х б о зо н о в м о ж ет н ахо д и ться в о д н о й точ ке (м есте) ф азо вого п р о стр ан ства б еско н еч н о м н о го : так о б р азуется б о зо н н ы й ко н д ен сат. И так, вакуум н ы й ко н д ен сат ви р туальн ы х ч асти ц — и сто ч н и к н еи сч ер п аем о й ко н ц ен тр ац и и эн ер ги и : ко н д ен сат скаляр н о го п о ля, уп р авляю щ его и н ф ляц и ей , п о д об ен вакуум н о м у ко н д ен сату ви р туальн ы х ч асти ц . Ч то б ы н агляд н о п р ед стави ть б о зо н н ы й ко н д ен сат, м ы ещ е р аз н ап о м н и м о театр е и его зр и телях , о ко то р ы х п и ш ет и звестн ы й и тальян ски й ф и зи к, о д и н и з р уко во д и телей лаб о р атор и и вы со ки х эн ер ги й в Ц Е Р Н е А н то н и о Д зи ки ки . Ч ем о тли ч ается, п и ш ет А . Д зи ки ки , если зр и телям и в театр е н а 1 0 00 м ест б уд ут ф ер м и о н ы и б о зо н ы ? К аж д ы й и з ф ер м и о н о в и м еет п р аво зан и м ать то лько о д н о м есто -кр есло со гласн о закон у П аули , а б о зо н ы -зр и тели м о гут си д еть в о д н ом м естекр есле п о 1 00 0 и б о лее. Т аки м о б р азо м , ф ер м и о н ов -зри телей б уд ет 1 000 , а б о зо н о взр и телей — 1 0 00 00 0 и б о лее. П о этом у б озо н н ы й ко н д ен сат б уд ет и сто ч н и ко м н еи сч ер п аем ой ко н ц ен тр ац и и эн ер ги и . Т еп ер ь н ам п о н ятн о, в чем ф и ло со ф ски й см ы сл в утвер ж д ен и и о то м , ч то ко н д ен сат скаляр н о го п о ля п о всем х ар актер и сти кам п о д об ен вакуум н о м у ко н д ен сату ви р туальн ы х ч асти ц : ко н д ен сат скаляр н о го п о ля является н еи сч ер п аем ы м и сто ч н и ком эн ер ги и ген ер ац и и н е то лько м асс элем ен тар н ы х ч асти ц , н о и Λ -ч лен а ко см о ло ги ч еско й п о стоян н о й как ф ун д ам ен тальн о й си лы уско р ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й . И так, в и н ф ляц и и д ви ж у щ и м и си лам и р асш и р ен и я В селен н о й являю тся: • си ла о тталки ван и я как п ро явлен и е п о тен ц и ала скаляр н о го п о ля; • п о тен ц и ал скаляр н о го п о ля как и сто ч н и к ген ер ац и и элем ен тар н ы х ч асти ц и и х м асс; • ген ер ац и я Λ -член а как ко см о ло ги ч еско й си лы уско р ен и я р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й (о Λ -ч лен е в д альн ей ш ем м ы сп ец и альн о б уд ем п и сать). П о сле о ткр ы ти я д вум я гр уп п ам и ам ер и кан ски х астро н ом ов косм и ч еско го вакуум а с ан ти тяго тен и ем в сам ом ко н ц е п рош ло го века и склю ч ается эта во зм о ж н о сть см ен ы р асш и р ен и я В селен н о й Б о льш и м сж ати ем , т. е. р еко ллап с Б о льш о го взры ва н о вы м коллап со м Б о льш о го сж ати я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
63
63
Е сли м ы б у д ем и сх од и ть и з п р ед п о ло ж ен и я о б еско н еч н ом м н о ж естве вселен н ы х , ро ж д аю щ и х ся, сущ ествую щ и х и ум и р аю щ и х , то ун и вер сальн ы е зако н ы б ы ти я м атер и и , таки е как ко ллап с и р еколлап с; си м м етр и я и сп о н тан н о е н ар уш ен и е ее; б и ф ур кац и я и катастр оф а; х ао с и уп о ряд о ч ен н о сть; тур б улен тн о сть и стр ан н ы й аттр актор ; случ ай н о сть и ф р актальн о сть и т. д . и т. п ., д о лж н ы б ы ть сп р авед ли вы м и (т. е. ад екватн ы м и ) д ля сам оор ган и зован н о сти и сам о стр уктури р о ван и я лю б о й вселен н о й как м атер и альн о й суп ер си стем ы : вы ш еп ер еч и слен н ы е п р и н ц и п ы катего р и и н ели н ей н о й ф и ло со ф и и д олж н ы б ы ть сп р авед ли вы м и д ля всяко й вселен н о й как м атер и альн ой суп ер стр уктур ы . П оэто м у н аш а В селен н ая н ас и н тер есует в ф и ло со ф ско м р акур се н е сам а п о себ е (это зад ач а ко см о ло ги и , а н е ф и ло соф и и ), а как «вели кая эксп ер и м ен тальн ая лаб о р атор и я», в ко тор о й и сп ы ты ваю тся эти вы ш еотм еч ен н ы е п р и н ц и п ы -закон ы всео б щ его б ы ти я м атер и и во об щ е, вн е зави си м о сти о т ко н кр етн о го ти п а вселен н о й : зад ач а со вр ем ен н о й н ели н ей н о й ф и ло со ф и и н е со вп ад ает и со вер ш ен н о н е м о ж ет со вп ад ать с зад ач ей совр ем ен н о й ко см о логи и . К о см о ло ги я как н аука и зуч ает ко н кр етн ы й ти п В селен н о й , ее стро ен и е и стр уктур у, зако н ы и п р и н ц и п ы ее д и н ам и ч еско й эво лю ц и и , то гд а как зад ач а со вр ем ен н о й н ели н ей н о й ф и ло со ф и и , в отли ч и е о т тр ад и ц и о н н о й , заклю ч ается в то м , ч то б ы н а стро го м и то ч н ом зн ан и и важ н ей ш и х д о сти ж ен и й со вр ем ен н о й (теор ети ч еской и н аб лю д ательн о й ) косм о ло ги и и ф и ло со ф ском ан али зе эти х д о сти ж ен и й вы ч лен и ть всео б щ и е ф ун д ам ен тальн ы е и ун и вер сальн ы е суп ер п р и н ц и п ы , суп ер зако н ы и суп ер катего р и и , ко то ры е м о гут б ы ть х ар актер н ы м и д ля всяко й вселен н о й , а н е то лько н аш ей В селен н о й . Т аки м и суп ер п р и н ц и п ам и , суп ер зако н ам и и су п ер катего р и ям и ф и ло со ф и и д о лж н ы б ы ть п ер еч и слен н ы е н ам и вы ш е. М ы сч и таем , ч то о н и являю тся х арактер н ы м и суп ер п р и н ц и п ам и , суп ер зако н ам и и суп ер катего р и ям и д ля всех во зм ож н ы х м атер и альн ы х м ульти вселен н ы х : вселен н ы х м ож ет б ы ть б еско н еч н о м н о го п о сво и м сп ец и ф и ч ески м ко н кр етн о стям п р оявлен и я м атер и и во об щ е. О д н ако и м д о лж н ы б ы ть п р и сущ и н еки е суп ер п р и н ц и п ы , суп ер зако н ы и суп ер катего р и и — ко ллап с и р еко ллап с; си м м етр и я, аси м м етр и я и С Н С ; б и ф ур кац и я и катастр о ф а; х ао с и ф р актальн о сть; тур б улен тн о сть и стр ан н ы й аттр актор и т. д . и т. п ., а такж е си н гуляр н о сть, Б о льш о й взры в, и н ф ляц и я, Б ольш о й кр ах и т. д . П оэто м у д ля н ас «тем н ая» м атер и я так ар х и важ н а как п р о б лем а № 1. О д н ако вся тр и ад а — си н гуляр н о сть, Б о льш о й взр ы в и и н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й — н аш и теор ети ч ески е п р ед п о ло ж ен и я д ля р еко н стр укц и и сам о й р ан н ей эп ох и ро ж д ен и я и стан о влен и я н аш ей В селен н о й . П о это м у м ы стро и м теор ети ч ески е м о д ели как си стем ы тео р ети ч ески х п р ед п о ло ж ен и й д ля р еко н стр укц и и и во сп ро и звед ен и я д авн о м и н увш ей (2 0 м и лли ар д о в лет том у н азад ) эп ох и ро ж д ен и я и во зн и кн овен и я н аш ей В селен н о й . О д н ако эти тео р ети ч ески е п р ед п о ло ж ен и я (си н гуляр н о сть, Б о льш о й взр ы в, и н ф ляц и я) суть ги п о тети ч ески е утвер ж д ен и я, о сн о ван н ы е н а ф ун д ам ен тальн ы х эксп ер и м ен тальн о н аб лю д аем ы х ф актах р асш и р ен и я В селен н о й (уско р ен и е, н али ч и е во В селен н о й 75 % во д ор о д а и 23 % гели я, кр уп н ом асш таб н ая стр уктур а, ан и зо тр о п и я, «тем н ая м атер и я» и т. д .). З н ач и т, м од ели как си стем ы тео р ети чески х п р ед п оло ж ен и й стро и м , и о н и п р ед н азн ач ен ы , как о тм ечает вели ки й со ветски й ф и зи к -ко см о ло г акад ем и к Б . Я . З ельд ови ч в сво и х и зб р ан н ы х тр уд ах «Ч асти ц ы , яд р а, В селен н ая» (М ., 19 85), ч тоб ы и д ти о т н аб лю д аем о й В селен н о й к теор ети ч еско й реко н стр укц и и д авн о м и н увш ей сам о й р ан н ей эп ох и ро ж д ен и я н аш ей В селен н о й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
64
64
К ак м ы уж е о тм еч али , си н гуляр н о сть — н ач ало Б ольш о го взр ы ва, а Б о льш о й взр ы в — катастро ф и ч еско е р азр уш ен и е си н гуляр н о сти как б еско н ечн о сти п ло тн ости м атер и и и и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и : Б о льш о й взр ы в как катастр о ф а си н гуляр н о сти есть ч уд о ви щ н о -ко см о ло ги ч еская катастро ф а х ао ти зац и и ко ллап си р ован н о й м атер и и и п ро стран ства-вр ем ен и в си н гуляр н о сти . З н ачи т, Б о льш о й взры в есть ч уд ови щ н о -ги ган тски й п р о ц есс р азр уш ен и я си н гуляр н о сти и со зи д ан и я хао са: н аш а В селен н ая как вы со ко уп о ряд о ч ен н ая суп ер структур а р о ж д ается и з это го х ао са и является п р од уктом это го х ао са (х ао ти зац и и и х аоти ч н о сти ), ко тор ы й н е является аб солю тн ы м б есп о ряд ко м , а н ао б о ро т, в себ е со д ер ж и т «стр ан н ы й аттр актор » как то н кую и уп ор яд о ч ен н ую стр уктур у. Б есп оряд о к — х ао с, ли ш ен н ы й вн утр и себ я «стр ан н о го аттр акто р а», котор ы й является п р и тяги ваю щ и м ф актор ом уп о р яд о ч и ван и я сло ж н ы х стр уктур н ы х о б р азован и й и з п р о сты х х ао ти ч ески х элем ен то в и п р о ц ессов. П о этом у х ао с н ельзя и д ен ти ф и ц и р о вать с б есп о р яд ком : хао с является и н н о вац и о н н ы м п ро ц ессо м , п р о ц ессо м , сози д аю щ и м н еч то н о во е и уп о р яд оч ен н о е. И н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й — тео р ети ч еская м о д ель, ро ль и зн ач и м о сть ко то ро й заклю ч аю тся в тео р ети ч еско й р еко н стр укц и и р о ж д ен и я и стан о влен и я В селен н о й как вы со ко уп о ряд о ч ен н о й суп ер си стем ы и з х ао са: В селен н ая р о ж д ается и з х ао са б лагод ар я и ч ер ез и н ф ляц и о н н ую стад и ю . И н ф ляц и я — это н е п р о сто катастр о ф и ч еско е взд ути е: о н а есть и сто ч н и к и п р и ч и н а, м ехан и зм и зако н р асш и р ен и я В селен н о й . И сто ч н и ко м и п р и ч и н о й , м ех ан и зм ом и зако н ам и стро ен и я и стр уктур и ро ван и я, р асш и р ен и я и уско р ен и я н аш ей В селен н о й является ко н д ен сат скаляр н о го п о ля, ко тор ы й п од о б ен вакуум н о м у ко н д ен сату ви р туальн ы х части ц : вакуу м н ы й м и р с его ви р туальн ы м и кван товы м и п о лям и и ви р туальн ы м и кван то вы м и ф луктуац и ям и является ф ун д ам ен тальн ы м м и ро м , леж ащ и м в о сн ован и и ф и зи ч ески р еальн о го м и ра элем ен тар н ы х ч асти ц , ко то р ы й является ген ети ч ески и ген еало ги ч ески п р о и зво д н ы м от ваку ум н о го м и р а ви р туальн ы х ч асти ц . К ван то вы й м и р н ельзя свод и ть то лько к м и р у кван товы х ч асти ц (т. е. р еальн ы х элем ен тар н ы х ч асти ц ) и и х п о лей : кван то вы й м и р есть такж е кван то вы й м и р ви р туальн ы х ч асти ц . М ало то го , н а сам ы х п ер ед о вы х п о зи ц и ях тео р ети ч еско й ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц во зн и кает н асто ятельн ая тео р ети ч еская н ео б х од и м ость о тказа о т и д ео ло ги и ф и зи ки ч асти ц и ф и ло со ф и и ч асти ц : ч асти ц ы (как р еальн ы е, так и ви р туальн ы е) д о лж н ы б ы ть зам ен ен ы ф ун д ам ен тальн ы м и суп ер стр ун ам и , во зб уж д ен н ы м и ви б р ац и он н ы м и со стоян и ям и ко тор ы х являю тся все кван товы е ч асти ц ы (и и х п о ля) п од об н о то м у, как стр ун а м узы кальн ая во сп р о и звод и т м узы ку Б етхо вен а, М о ц ар та и ли Ч ай ко вско го . (О тм ети м , ч то в д ан н о м кон тексте р еч ь и д ет то лько о ген еало ги и (т. е. ген ер ац и и ) ч асти ц и и х п о лей .) Г лавн ы й вы во д и з р ассм о тр ен и я и н ф ляц и о н н о й стад и и ро ж д ен и я н аш ей В селен н о й со сто и т в п ро грам м и р ован и и и ко н сти туи р ован и и В селен н о й Ф р и д м ан а как о д н о ро д н о й и и зо тро п н о й тр ехм ер н ой и р асш и ряю щ ей ся.
§6. Б ар и он н ая м атер и я к ак ан ти к ол л ап си р ую щ ая м атер и я В селен н ая в ц ело м о д и н ако ва во всех точ ках п р о стр ан ства и во всех н ап р авлен и ях п р о стр ан ства. Н о н аш а В селен н ая — во вр ем ен и р азви ваю щ аяся В селен н ая: о н а о д и н ако во (т. е. си м м етр и ч н о) р асш и р яется во вр ем ен и во всех то ч ках и во всех н ап р авлен и ях п ро стр ан ства: сам о п ростр ан ство -вр ем я си м м етр и чн о р асш и р яется.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
65
65
С о б ствен н о го во ря, р асш и р яю щ аяся В селен н ая со хран яет свою си м м етр и ч н ую стр уктур у н а п р о тяж ен и и о ко ло 15 м и лли ар д ов лет. О д н ако р ан н яя В селен н ая п о сле Б о льш о го взр ы ва б ы ла вы со ко си м м етр и ч н о й : о б этом го вор и т то т ф акт, ч то стан д ар тн ая м о д ель ф и зи ки элем ен тарн ы х ч асти ц п р ед ставляет со б о й тео р и ю с п о лн о й си м м етр и ей м еж д у квар кам и и леп то н ам и , а такж е п о лн о й си м м етр и ей м еж д у всем и тр ем я ти п ам и взаи м о д ей стви й — си льн ы х ц ветн ы х , электро м агн и тн ы х и слаб ы х — с о д н о й ко н стан то й связи . В се н ам и звестн ы е р азн о кач ествен н ы е элем ен тар н ы е ч асти ц ы и р азн о ти п н о сть си л взаи м од ей стви й — р езультат н ар уш ен и я п ер во н ач альн о й си м м етр и и : в р ан н ю ю эп о х у н аш ей В селен н о й ср азу п о сле Б о льш о го взр ы ва о н а п р ед ставляла со б о й б о лее вы со кую си м м етр и ю . М н ож ествен н о сть и м н о го кр асо ч н о сть н аш его м и р а, в ко тор ом м ы о б и таем и со зер ц аем , — р езультат н ар уш ен и я си м м етр и и : н ар уш ен и е си м м етр и и есть зако н м ех ан и зм а о б р азован и я м н о ж ествен н о сти и м н о го ц вети я н аш его м и р а. П оэто м у н аш е п о зн ан и е В селен н о й есть в сегд а д ви ж ен и е о т н асто ящ его к п р ош лом у н аш ей В селен н о й : в п рош ло м н аш а В селен н ая б ы ла В селен н о й б о ле вы со ко й си м м етр и и . Н о зд есь возн и кает, естествен н о , во п р о с: каки м о б р азом р асш и р яю щ аяся В селен н ая со х р ан яет свою си м м етр и ч н о сть н а п р о тяж ен и и п о ч ти 1 5 -м и лли ард н о й эво лю ц и и ? Б ез уч ета ко см и ч еско го вакуум а, о ткр ы то го в сам о м ко н ц е п ро ш ло го века, во В селен н о й 8 0 % со ставляет «тем н ая м атер и я» как си ла гр ави тац и о н н ого п р и тяж ен и я и то лько 20 % — б ар и о н н ая м атери я как ато м ар н ая, яд ер н ая и суб ъ яд ер н ая м атер и я. И н ы м и словам и , п о ч ем у, н есм о тр я н а то, ч то гр ави тац и он н о е п р и тяж ен и е «тем н о й м атери и » п р ево сход и т и п р ео б лад ает н ад б ари о н н о й м атери ей б о лее 4 р аз, В селен н ая н е п о д вер глась гр ави тац и о н н о м у ко ллап су д о си х п о р и п р о д о лж ает сво е си м м етр и ч н о е ш естви е во вр ем ен н о й д ей стви тельн о сти и п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ом р аскр уч и ван и и , р азвер ты ван и и и р асш и р ен и и ? А б со лю тн о е д о м и н и р о ван и е «тем н о й м атер и и » как си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я во В селен н ой н ад б ар и о н н о й м атер и ей — ф ун д ам ен тальн ы й ф акт, устан о влен н ы й в ко см о ло ги и и астро ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц . К р ом е то го, н ам х оро ш о и звестн о , ч то «тем н ая м атер и я» — всеп р о н и каю щ ая си ла гр ави ти р ую щ ей м атер и и , а б ар и о н н ая м атер и я, как сч и таю т уч ен ы е-ф и зи ки и ко см оло ги , н е является всеп ро н и каю щ ей м атер и ей : о н а н о си т локальн ы й х ар актер . Н ам п р ед ставляется, ч то с таки м п о н и м ан и ем и и н тер п р етац и ей п р о б лем ы со отн ош ен и я «тем н о й м атер и и » и б ар и он н о й м атер и и вряд ли м ож н о со гласи ться п р и ф и ло со ф ско м о см ы слен и и и п о н и м ан и и : п о ч ем у В селен н ая д о сего вр ем ен и н е п о д вер глась гр ави тац и о н н о м у ко ллап су, если «тем н ая м атер и я» д о м и н и р ует н ад б ар и о н н о й м атер и ей в 4 р аза? О казы вается, ч то п р и ро д а В селен н о й так устро ен а, что о н а н е ко ллап си р о ван н а и р азви вается си м м етр и ч н о в од н ор од н ом и и зо тро п н о м п р остр ан стве во вр ем ен и . К ако вы ж е н ам и вы д ви гаем ы е ар гум ен ты в п о д д ерж ку всео б щ ей си м м етр и и н аш ей В селен н о й в р асш и ряю щ ем ся п ростр ан стве-вр ем ен и ? В о -п ер вы х , м ы сч и таем , ч то б ы всео б щ ая си м м етр и я В селен н о й д ей стви тельн о р еали зовалась, н ео б х од и м а п о лн ая си м м етр и я м еж д у «тем н ой м атер и ей » и б ар и о н н о й м атер и ей . В п р о ти вн ом случ ае аб со лю тн о н еи зб еж н о ко ллап си р ован и е н аш ей В селен н о й . В о -втор ы х , п р и ро д а В селен н о й в хо д е своего р асш и р ен и я п о сле Б о льш о го взр ы ва «вы раб о тала» таки е зако н ы и м ех ан и зм ы стро ен и я и стр уктур н о й о р ган и зац и и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
66
66
б ар и о н н о й м атер и и , кото р ы е п ро ти во д ей ствую т ко ллап си р ован и ю В селен н о й «тем н о й м атер и и »: б ар и о н н ая м атери я сво и м б ы ти ем п ро ти во д ей ствует и п р еп ятствует ко ллап си р ован и ю В селен н о й . В ч ем это ко н кр етн о п р о является? О н а п роявляется во всео б щ н о сти сущ ество ван и я во В селен н о й , н а всех уро вн ях стро ен и я и стр уктурн ы х о б р азован и й (м и кр о зер н и сты х , м елкозерн и сты х и ко см о зер н и сты х ), ф ун д ам ен тальн ы х п р и н ц и п о в си м м етр и и и ф ун д ам ен тальн ы х зако н о в сохр ан ен и я (эн ер ги и , м ассы , и м п ульса, угло во го м ом ен та и м п ульса, а такж е зако н ов аб со лю тн о го сохр ан ен и я электр и ч еско го зар яд а и ц вето во го зар яд а в м и р е элем ен тар н ы х ч асти ц ): эти п р и н ц и п ы си м м етр и и и ф ун д ам ен тальн ы е зако н ы со хр ан ен и я в ф и зи ке во об щ е являю тся и вы ступ аю т в кач естве п р и н ц и п о в и зако н о в со хр ан ен и я б ар и о н н ой и «тем н о й м атер и и »: о н и являю тся п р и н ц и п ам и , зако н ам и ан ти ко ллап са, п р еп ятствую щ и м и ко ллап си р о ван и ю м атер и и и п р о ти во д ей ствую щ и м и ко ллап си р ован и ю м атер и и воо б щ е. К таки м ф ун д ам ен тальн ы м п р и н ц и п ам си м м етр и и , т. е. п р и н ц и п ам си м м етр и и как ан ти ко ллап сам , о тн о сятся и м ен н о п р и н ц и п ы о д н оро д н о сти и и зо тр о п н о с ти п р о стр ан ства и п р и н ц и п о д н о ро д н о сти вр ем ен и , ко тор ы е являю тся глуб о ки м и п р о явлен и ям и и вы р аж ен и ям и ед и н ства взаи м о п ро н и кн о вен и я и взаи м о п ер ех од и м о сти б ари о н н о й м атер и и и «тем н о й м атери и »: п р и всей взаи м о п ер ех од и м о сти и взаи м о п оро ж д ен и и «тем н о й м атер и и » и б ари о н н о й м атери и в ставш ем и п р о явлен н о м м и р е В селен н о й о н и о стаю тся сам о сохр ан яю щ и м и ся в си м м етр и и В селен н о й как о д и н ако во сти ее во всех то ч ках и во всех н ап равлен и ях п р о стр ан ства во все м ом ен ты вр ем ен и . И м ен н о п о этом у м ы р ассм атр и ваем ф ун д ам ен тальн ы е п р и н ц и п ы си м м етр и и о д н оро д н о сти и и зо тро п н о сти п р остр ан ства и о д н оро д н ости вр ем ен и как ан ти коллап си р ую щ и е п р и н ц и п ы , т. е. п р и н ц и п ы сам о сох р ан ен и я м атер и и (как б ар и о н н о й , так и «тем н ой м атер и и »). Н о к п р и н ц и п ам си м м етри и как ан ти ко ллап сам о тн о сятся н е то льк о н ам и р ассм атр и ваем ы е п р и н ц и п ы си м м етр и и п р о стр ан ства и вр ем ен и , т. е. о д н оро д н о сти и и зо тро п и и п ро стр ан ства и о д н оро д н о сти вр ем ен и . Э то ф ун д ам ен тальн ы е п р и н ц и п ы си м м етр и и В селен н о й как п р и н ц и п ы ед и н ства сам о со хран ен и я «тем н о й м атер и и » как гр ави ти р ую щ ей м акр ом атер и и и б ар и о н н о й м атер и и как м и кр ом атер и и и м акро м атер и и . О д н ако в м и р е элем ен тарн ы х ч асти ц , гд е главн ы м д ей ствую щ и м суб ъ екто м ли ц о м является б ар и о н н ая м атер и я как ато м ар н ая, яд ер н ая и суб ъ яд ер н ая м атер и я, сущ ествую т сво и п р и н ц и п ы си м м етр и и , ф ун кц и о н и р ую щ и е как п р и н ц и п ы ан ти ко ллап сы , ко тор ы е вы ступ аю т в кач естве ан ти ко ллап си р ую щ и х п р и н ц и п о в сам о сох р ан ен и я б ар и о н н о й м атер и и . К таки м п р и н ц и п ам си м м етр и и как п р и н ц и п ам ан ти ко ллап са о тн о сятся п р еж д е всего д и скр етн ы е си м м етр и и п р о стр ан ствен н о й ч етн о сти — Р , заряд о во го со п р яж ен и я — С , о б р ащ ен и я вр ем ен и — Т, ко м б и н и р ован н о й ч етн о сти С Р , а такж е свер х ко м б и н и р о ван н о й четн о сти — С Р Т . (Э ти п р и н ц и п ы д и скр етн о й си м м етр и и б уд ут п р ед м ето м н аш его и сслед о ван и я, п о это м у н ет н ео б х о д и м о сти зд есь и х р ассм атр и вать.) О тм ети м то лько след ую щ и е м ом ен ты : во -п ер вы х , все эти п р и н ц и п ы д и скр етн о й си м м етр и и — Р , С , Т , С Р — со хр ан яю тся в си льн ы х и электр ом агн и тн ы х взаи м о д ей стви ях , а в п роц ессах слаб ы х взаи м о д ей стви й все о н и н ар уш аю тся, н е со хр ан яю тся; во -вто р ы х , во всех тр ех ти п ах взаи м о д ей стви й — си льн ы х , электро м агн и тн ы х и слаб ы х — сох р ан яется то лько сверх ком б и н и р о ван н ая С Р Т си м м етр и я: п о ка н е об н ар уж ен н и о д и н эксп ер и м ен тальн ы й ф акт, ко то р ы й ф альси ф и ц и р о вал б ы (т. е. о п ро вер гал) со хр ан ен и е С Р Т -си м м етр и и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
67
67
В -тр етьи х , п оч ем у м ы го во р и м о п р и н ц и п и альн о й важ н о сти эти х д и скр етн ы х си м м етр и й как п р и н ц и п о в ан ти ко ллап са? Э ти д и скр етн ы е си м м етр и и как ан ти ко ллап си р ую щ и е п р и н ц и п ы си м м етр и и важ н ы и сущ ествен н ы н е то лько сам и п о себ е, как ан ти ко ллап си р ую щ и е си м м етр и и , н о и п ото м у, ч то с эти м и п р и н ц и п ам и си м м етр и и связан ы и н вари ан тн ы е закон ы как закон ы -ан ти ко ллап сы : со хр ан ен и е си м м етр и и — и н вар и ан тн ость ф и зи ч ески х зако н о в п р и со верш ен и и о п ер ац и и (т. е. п р ео б р азо ван и я) си м м етр и и . З н ач и т, д и скр етн ы е си м м етр и и — Р , С , Т , С Р — вы ступ аю т в кач естве ан ти ко ллап си р ую щ и х (сам о сохр ан яю щ и х ся) п р и н ц и п о в и зако н о в п р и и х со хр ан ен и и в си льн ы х и электром агн и тн ы х взаи м о д ей стви ях , а п р и н ар уш ен и и и х в слаб ы х взаи м о д ей стви ях о н и н е являю тся и н е м о гут б ы ть ан ти ко ллап си р ую щ и м и п р и н ц и п ам и и зако н ам и -ан ти ко ллап сам и . С о б ствен н о го вор я, си м м етр и и важ н ы и сущ ествен н ы в ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и , п о то м у ч то с н и м и связан ы ф ун д ам ен тальн ы е зако н ы со хр ан ен и я ф и зи ки — эн ер ги и , и м п ульса и м ом ен та ко ли ч ества д ви ж ен и я, ко тор ы е, согласн о тео р ем е Э . Н етер , вы вод ятся и з о д н о ро д н о сти вр ем ен и , од н о ро д н о сти и и зо тро п н ости п р о стр ан ства. Т аки м о б р азом , п р и н ц и п ы си м м етр и и и связан н ы е с н и м и (т. е. вы во д и м ы е и з н и х ) зако н ы со хр ан ен и я (эн ер ги и , м ассы и т. д .) являю тся п р и н ц и п ам и и зако н ам и ан ти ко ллап са, т. е. сам о сох ран ен и я м атери и воо б щ е.
П р и н ц и п ы си м м етр и и и зак он ы к ак ан ти к ол л ап сы П р и н ц и п ы си м м етр и и и со ответствую щ и е и м закон ы со хр ан ен и я в ф и зи ке ко см о ло ги и и элем ен тар н ы х ч асти ц , как м ы о тм ети ли , вы ступ аю т в кач естве ан ти ко ллап си р ую щ и х . П оэтом у о н и являю тся ан ти ко ллап си р ую щ и м и и п о то м у сам о сох р ан яю щ и м и ся п р и н ц и п ам и и зако н ам и м атер и и (т. е. эн ер ги и и , след о вательн о , м ассы , и м п ульса и м ом ен та и м п ульса и т. д .). В о -п ер вы х , со хр ан ен и е си м м етр и и есть сам о сох р ан ен и е о б ъ екта п р и со вер ш ен и и о п ер ац и и си м м етр и и . А это о зн ач ает, ч то о б ъ ект (явлен и е, п р ед м ет, со б ы ти е, ф и зи ч ески е п р оц ессы ) о стается и н вар и ан тн ы м , т. е. н еи зм ен н ы м и п о стоян н ы м п р и п рео б р азо ван и ях о п ер ац и и си м м етр и и : п ри о сущ ествлен и и о п ер ац и и си м м етр и и п ро и сх од и т сам осовм ещ ен и е о б ъ екта. О ч ем это говор и т? О н о го вор и т о сам о сохр ан ен и и о б ъ екта в р езультате о сущ ествлен и я о п ер ац и и си м м етр и и , т. е. о сам о со хр ан ен и и м атер и и во о б щ е п р и о п ер ац и и си м м етр и и . В о -втор ы х , сам о сох р ан яю щ и еся си м м етри и — ан ти ко л лап си р ую щ и е п р и н ц и п ы , п р о ти во д ей ствую щ и е п р оц ессу ко ллап си р о ван и я м атер и и . П оэто м у н ар уш ен н ы е си м м етр и и Р , С , Τ и С Р во всех слаб ы х п ро ц ессах — о тсутстви е ан ти ко ллап са. О д н ако м и р м и кроч асти ц во В селен н о й так устро ен , ч то там си ла гр ави тац и о н н о го сж ати я п р ен еб р еж и м о м ала, п оэтом у ею м о ж н о н а п р акти ке п р ен еб р еч ь, ч то н а п р акти ке уч ен ы е-сп ец и али сты и д ел аю т. Т ак, н ап р и м ер , гр ави тац и о н н ы й эф ф ект со ставляет 10-40 п о ср авн ен и ю с си ло й электро м агн и тн ы х взаи м о д ей стви й . В -тр етьи х , си м м етр и я о зн ач ает такж е и н вар и ан тн о сть зако н о в ф и зи ч ески х п р о ц ессо в п ри со вер ш ен и и то й и ли и н ой о п ер ац и и си м м етр и и . О ч ем это говор и т? О н о озн ач ает сам о со хр ан ен и е м атер и и и п о вто ряем о сть это го сам о со хр ан ен и я м атер и и , т. е. ф и зи ч ески х п ро ц ессов и и х зако н о в. П о это м у м ы сч и таем , ч то си м м етр и и и со ответствую щ и е ф и зи ч ески е закон ы как и н вар и ан тн ы е суть ан ти ко лласи рую щ и е п р и н ц и п ы и зако н ы .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
68
68
Т аки м о б р азо м , б ар и о н н ая м атер и я себ я «защ и щ ает» о т ко ллап са «тем н о й м атер и и » с п о м ощ ью п р и н ц и п о в си м м етр и и и закон о в п р и ро д ы , вы ступ аю щ и х в кач естве ан ти ко ллап со в. П оэто м у сущ ествует р еальн ы й б алан с м еж д у б ар и он н о й м атер и ей и «тем н о й м атер и ей ». К это м у ещ е след ует то т ф акт, ч то эф ф ект гр ави тац и о н н о й си лы как «тем н о й м атер и и » п р ен еб р еж и м о м ал в м и р е м и кро ф ен ом ен о в. В о В селен н о й н а р азли ч н ы х ур овн ях ее стр о ен и я сущ ествую т аб со лю тн ы е зако н ы сох ран ен и я, ко тор ы е такж е являю тся ан ти ко ллап си р ую щ и м и закон ам и п р и ро д ы : таки м и аб со лю тн ы м и зако н ам и сохр ан ен и я м атер и и являю тся зако н ы со хр ан ен и я электр и ч еско го зар яд а и ц вето во го зар яд а. (П о ка только эти зако н ы со хр ан ен и я рассм атр и ваю тся как аб со лю тн ы е зако н ы со хр ан ен и я м атер и и , а зако н ы со хр ан ен и я б ар и о н н о го , леп то н н о го и м ю о н н о го заряд ов н е всегд а вы п о лн яю тся). И так, ан ти ко ллап си р ую щ и е п р и н ц и п ы и зако н ы п р и ро д ы н е н о сят во В селен н о й ло кальн ы й х ар актер : о н и и м ею т ун и вер сальн ы й , всео б щ и й и н ео б х од и м ы й (ф и зи ч ески и ло ги ч ески ) х ар актер . С н ач ала м ы р ассм о тр и м уд и ви тельн ы й зако н зап р ета П аули , а затем и д ею кван та М акса П лан ка как и д ею ан ти ко ллап са н а атом н о й м од ели Н и льса Б о р а, а в д альн ей ш ем п о д н и м ем ся к звезд н ом у м и ру как м и р у ан ти ко ллап са. К ак и звестн о, зако н зап р ета В о льф ган го м П аули сф о рм ули ро ван в 19 25 г.: со гласн о этом у зако н у зап р ета н е м о гут н ах од и ться в о д н о м и то м ж е кван то вом ех ан и ч еско м со сто ян и и д ва од и н ако вы х (т. е. то ж д ествен н ы х ) ф ерм и о н а (н ап р и м ер , д ва о д и н ако вы х электро н а). Е сли б ы н е б ы л в м и р е м и кр оч асти ц зако н зап р ета П аули , как о тм еч ает С . Х о ки н г в сво ей р аб о те «К р аткая и стор и я вр ем ен и », то все ф ерм и о н ы ср азу ж е п о сле Б о льш о го взр ы ва ко ллап си ро вали , «о б р азуя о д н оро д н о е и п ло тн о е ж еле». Р ассм о тр и м эту п р об лем у н еско лько п од ро б н ее: о н а и м еет ф ун д ам ен тальн ую ф и ло со ф скую зн ач и м о сть в п о н и м ан и и стан о влен и я В селен н о й , ее со става и стро ен и я. П о сле Б о льш о го взр ы ва В селен н ая п р ед ставляла со б о й в п ер вы е м и лли ар д н ы е д о ли секун д ы го р яч ее терм о д и н ам и ч еско е р авн овеси е м атер и и в ви д е п лазм ен н о й см еси м и лли ар д о в м и лли ар д о в (10 13К ) гр ад усо в. В р езультате р асш и р ен и я это й го р яч ей В селен н о й и ее п охо ло д ан и я ее стан о влен и е п ро хо д и т тр и стад и и : • 1 стад и я — стад и я гор яч ей кух н и и п еч ки ; • 2 стад и я — стад и я теп ло й кух н и и п еч ки ; • 3 стад и я — стад и я хо ло д н ой кух н и и п ечки . М ы такж е уж е о тм ети ли в н аш ей р аб о те, ч то сам ы е и зы скан н ы е и вы со ко кач ествен н ы е б лю д а и зго то вляю тся в го р яч ей кух н е — кварки и леп то н ы как ф ун д ам ен тальн ы е ч асти ц ы . Н а вто ро й стад и и теп ло й кух н и и п еч ки п р о и сх од и т сам ы й важ н ы й д ля н аш его и сслед о ван и я п р об лем ы ан ти ко ллап са п р о ц есс, связан н ы й с ко н вер си ей квар ко в в ад ро н ы (п р ото н , н ей тр о н и т. д .) как си льн о взаи м о д ей ствую щ и е ч асти ц ы . И так, н а п ер во й стад и и го ряч ей п еч ки и кух н и о б р азую тся п утем «вы м ер зан и я ч асти ц ы » и з го р яч его терм о д и н ам и ч еско го р авн овеси я м атер и и сво б о д н ы е квар ки : квар ки в горяч ей п еч ке и кух н е о б р азую тся как сво б о д н ы е ч асти ц ы . И то лько в теп ло й п еч ке и кух н е п р ои сх о д и т зах ват квар ко в ад р о н ам и (п ро то н , н ей тро н , п и м езо н , ка-м езо н и т. д .): п р о ц есс зах вата квар ко в ад ро н ам и — ко н вер си я квар ков в ад ро н ы . И м ен н о в р езультате ко н вер си и квар ки стали стр уктур н ы м и ко м п о н ен там и ад ро н о в: кварки являю тся ко м п о н ен там и стр уктур ы ад р о н а.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
69
69
А н ти ко ллап си р ую щ ая зн ач и м о сть закон а зап р ета П аули заклю ч ается в то м , ч то если в м и р е м и кр о ч асти ц н е б ы л зако н зап р ета П аули , то , во -п ер вы х , все квар ки как ф ер м и о н ы д о ко н вер си и ко ллап си р о вали б ы , «о б р азуя о д н оро д н о е и п ло тн о е ж еле», п о словам С . Х о ки н га, а во -вто р ы х , н е б ы ли ад ро н ы как си льн о взаи м о д ей ствую щ и е ч асти ц ы . Т аки м о б р азом , если в м и р е м и кро ч асти ц н е б ы л б ы зако н зап рета П аули , то тр уд н о п р ед стави ть, как вы гляд ел б ы это т м и р элем ен тар н ы х ч асти ц : в н ем и м ело б ы м есто ко ллап си р о ван и е эти х м и кро ч асти ц . С лед о вательн о , ко ллап си р ован и е м атер и и связан о н е то лько с си ло й гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (т. е. со сж ати ем «тем н ой м атер и и »), н о и с б ар и о н н о й м атер и ей : б ар и о н н ая м атер и я так ж е о б лад ает си ло й б ар и о н н ого сж ати я (т. е. ко ллап са). П р авд а, си ла б ар и о н н о го п р и тяж ен и я н еср авн и м а с си ло й гр ави тац и о н н о го сж ати я (т. е. ко ллап са): н еср авн и м о сть эта о б ъ ясн яется тем о б сто ятельством , ч то си ла б ар и о н н о й м атер и и связан а и о п р ед еляется м елко зер н и сты м и (т. е. атом н ы м и , м о лекуляр н ы м и ) о б ъ ектам и , м асса ко то р ы х зн ач и тельн о и н еср авн и м о м ала п о ср авн ен и ю с м ассам и ко см и ч ески х о б ъ екто в, с ко тор ы м и связан а си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я. Н о н есм о тр я н а это о б сто ятельство, б ар и о н н ая м атер и я сам а п о с еб е, вн е зави си м о сти о т «тем н о й м атер и и », о б лад ает сво й ством ко ллап си р ован и я. И м ен н о п о это м у в м и р е В селен н о й сущ ествую т п р и н ц и п ы си м м етр и и и со ответствую щ и е и м зако н ы п р и ро д ы , вы ступ аю щ и е в кач естве ан ти ко ллап си р ую щ и х п р и н ц и п ов и зако н ов, п роти во д ей ствую щ и х ко ллап си р о ван и ю б ар и о н н о й м атер и и . Б ар и о н н ая м атер и я как ато м ар н ая, яд ер н ая и суб ъ яд ер н ая м атер и я п о сво ей сущ н о стн о й п р и ро д е ам б и вален тн а: о н а о б лад ает п р о ти вор ечи во й ан ти н о м и ч н о стью свой ств п р и тяж ен и я и о тталки ван и я, т. е. сво й ств ко ллап си р ован и я и ан ти ко ллап си р ован и я б ар и о н н о й м атер и и . (Д алеко за п р и м ерам и н ет н ео б хо д и м о сти хо д и ть д ля п о д твер ж д ен и я н аш ей и д еи о п ро ти во р еч и во й сущ н о стн о й п р и ро д е б ар и о н н ой м атер и и как ан ти н о м и ч н ости ко ллап са и ан ти ко ллап са: в кач естве н агляд н ы х п р и м еро в и и ллю стр ац и и м о ж н о указать н а аб со лю тн ы е закон ы со хр ан ен и я электр и ч еско го зар яд а и ц вето во го заряд а (н а этом н и ж е б о лее п о д р об н о остан о ви м сво е вн и м ан и е). А теп ер ь о тм ети м , что си м м етр и и и со ответствую щ и е и м закон ы в м и р е В селен н о й сущ ествую т как ан ти ко ллап си р ую щ и е п р и н ц и п ы и зако н ы , п р о ти во д ей ствую щ и е во зм о ж н о сти ко ллап си р о ван и я б ар и о н н о й м атер и и . И так, если б ы в м и р е м и кр ом и р а н е сущ ество вал зако н зап р ета П аули , то все сво б о д н ы е квар ки как ф ерм и о н ы в х од е ко н вер си и в ад ро н ы ко ллап си р о вали и вр яд ли м ы и м ели б ы ад р о н ы как си льн о взаи м о д ей ствую щ и е ч асти ц ы в то м ви д е, в како м м ы ви д и м и н аб лю д аем в уско р и телях эксп ер и м ен та. Н аш е и сслед о ван и е, ещ е р аз п о д ч ер кн ем , — ф и ло со ф ско е, а н е ко н кр етн о н ауч н о е: н ам важ н о ф и ло соф ско е о б о б щ ен и е п р и м акси м альн о точ н о м со б лю д ен и и н ауч н ы х (ф и зи ч ески х и ко см о ло ги ч ески х) ф актов: ф акты н ам н уж н ы д ля ш и ро кого и глуб о ко го п он и м ан и я ф и ло со ф ско го см ы сла п ро и сх од ящ и х в м и р е В селен н о й ф и зи ч ески х и ко см о ло ги ч ески х явлен и й , со б ы ти й и п ро ц ессов в п ро стр ан стве вр ем ен и : ф акты всегд а ло кали зо ван ы в п р о стр ан стве-вр ем ен и и п оэтом у о н и ко н еч н ы , а ф и ло со ф ское со зн ан и е всегд а стр ем и тся и и щ ет в ло кальн о м б есп р ед ельн ое, а в ко н еч н ом — б еско н ечн о е, в о гр ан и чен н о м — б езгр ан и ч н о е и т. д . И м ен н о п оэто м у ко ллап с и ан ти ко ллап с как ф ун д ам ен тальн ы е н ауч н ы е и ф и ло со ф ски е п о н яти я со п ряж ен ы н е то лько с си ло й грави тац и о н н о й (т. е. «тем н о й
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
70
70
м атер и ей ») м ассы и , след о вательн о , эн ер ги и , н о и такж е с п р и ро д о й б ар и о н н о й м атер и и : б ар и о н н ая м атер и я такж е м о ж ет ко ллап си ро вать и ан ти ко ллап си р о вать. К о ллап с и ан ти ко ллап с есть н е ло к альн ы е (ф и зи ч ески е и ли ко см о ло ги ч ески е) п р о ц ессы п ро явлен и я си лы м атер и и , а всео б щ и е и ун и вер сальн ы е п р о ц ессы акти вн о сти п р оявлен и я си лы м атер и и : ко ллап с и ан ти ко ллап с — ф ун д ам ен тальн ы е сп о со б ы б ы ти я и н еб ы ти я м атер и и . О н и суть п р евр ащ ен и я б ы ти я в н еб ы ти е и н еб ы ти я в б ы ти е: о н и есть сп о со б ы стан о влен и я м атер и и и з н еб ы ти я в б ы ти е и б ы ти я в н еб ы ти е, т. е. и з ви р туальн о сти — в вещ ествен н о сть, п р ед м етн о сть, соб ы ти й н ость и , н ао б ор о т, п р евр ащ ен и е вещ ествен н о сти , п р ед м етн ости сн о ва в ви р туальн о сть. Э то — п ер во е. А втор ое заклю ч ается в том , ч то ко ллап с — п р евр ащ ен и е ко см и ч еско го в м и кро ко см о с, м акр о гр ави тац и и — в м и кро гр ави тац и ю , класси ч еско го — в кван то во е. А ан ти ко ллап с — Б о льш о й взр ы в, р ож д ен и е н аш ей В селен н о й , о б р азо ван и е м и ро в м и кроч асти ц , атом ар н ы х и м о лекуляр н ы х , звезд н ы х и галакти ч ески х , и х ско п лен и й и сверх ско п лен и й . Т о лько в таком ш и ро ко м и ф ун д ам ен тальн о м ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и состо и т см ы сл ко ллап си р ован и я и ан ти ко ллап си р о ван и я.
Ц в етн ая м атер и я к ак ан ти к ол л ап с М ы н ач али н аш е р ассм отр ен и е п р об лем ы ан ти ко ллап са с во п ро са, п оч ем у В селен н ая си м м етр и ч н а во всех точ ках и во всех н ап р авлен и ях п р о стр ан ства и во все м ом ен ты вр ем ен и , хо тя н ам и звестн о , что в о сн о ван и и р асш и р яю щ ей ся В селен н о й леж и т явн ая аси м м етр и я м еж д у «тем н о й м атер и ей » и б ар и о н н о й м атер и ей . И н ы м и сло вам и , во зн и кает естествен н ы й во п р о с, п о ч ем у н аш а р асш и р яю щ аяся В селен н ая си м м етр и ч н а, н есм отря н а то , ч то «тем н ая м атер и я» п р еоб лад ает в ч еты р е р аза н ад б ар и о н н о й м атер и ей ? В ед ь аб со лю тн о о ч еви д н о , ч то «тем н ая м атер и я» как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (т. е. сж ати я, ко ллап са) д авн о м о гла б ы ко ллап си ровать б ар и о н н ую м атер и ю , и таки м о б р азо м вся н аш а В селен н ая ко ллап си р о вала в хо д е п ятн ад ц ати м и лли ар д н о го сущ ество ван и я. П о чем у н е п р о и зо ш ло это вели ко е ко ллап си р ован и е (и ли су п ер ко ллап с В селен н о й )? Н а этот ф и ло со ф ски й воп р о с м ы м ож ем д ать ф и ло со ф ски й о твет, ко то р ы й заклю ч ается в то м , ч то гр ави тац и о н н о м у ко ллап су «тем н о й м атери и » п р о ти во сто и т во В селен н о й н а всех ее стр уктур н ы х уро вн ях (м и кр о зер н и сто м , м елко зер н и сто м и д аж е кр уп н о ко см и ч еско м зер н и сто м ) б ар и о н н ая м атер и я как ан ти ко ллап с: б ар и о н н ая м атер и я как ато м ар н ая, яд ер н ая и суб ъ яд ер н ая м атер и я, п р о являю щ аяся в тр ех ф ун д ам ен тальн ы х ти п ах си л взаи м од ей стви й — си льн ы х (ц ветн ы х и ад р о н н ы х ), электро м агн и тн ы х и слаб ы х (такж е ц ветн ы х и ад ро н н ы х ) — ан ти ко ллап си р у ю щ ая м атер и я, п ро ти во д ей ствую щ ая си ле ко ллап си р ую щ ей «тем н о й м атер и и ». З д есь у ч и тателя м о ж ет возн и кн уть во п р о с: как б ар и о н н ая м атер и я м о ж ет б ы ть ан ти ко ллап сом н ад аб со лю тн о п р ево сх од ящ ей в 4 р аза си ло й ко ллап са «тем н о й м атер и и »? П оэтом у м ы сч и таем , ч то к п р об лем е соо тн о ш ен и я б ар и о н н о й м атер и и и «тем н о й м атер и и » н ельзя п о д хо д и ть н и с п о зи ц и и ф о р м альн о й , н и ч и сто ко ли ч ествен н о й : о н а б о лее сло ж н ая и тр уд н ая, б о лее глуб о кая и ф ун д ам ен тальн ая п р о б лем а ф и ло со ф ско го и сслед о ван и я и п о н и м ан и я, ч ем каж ется н ам н а п е рвы й взгляд . Е сли го вор и ть о ж и во й д и алекти ке н аш его м ы ш лен и я и п о н и м ан и я б ы ти я м атер и и во В селен н о й , то и м ен н о п ро б лем а соо тн о ш ен и я б ар и о н н о й м атери и и «тем н о й м атер и и », и х взаи м о -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
71
71
д ей стви е и взаи м о п р о н и кн о вен и е в р еальн о м ф и зи ч еско м м и р е п р ед ставляе т со б о й и сти н н ую ж и вую д и алекти ку п р оти во п оло ж н о стей . П о этом у ч то б ы н и го вор и ли в п о след н и е го д ы о д и алекти ке, аб со лю тн о о ч еви д н о , ч то б ез н ее н е о б о й ти сь (тр еб уется о б н о влен н ая д и алекти ка). Б ар и о н н ая м атер и я, как и «тем н ая м атери я», во В селен н о й как суп е р си стем н о й стр уктур е сущ ествует в ви д е ставш его б ы ти я: 1. Б ар и о н н ая м атер и я в р асш и р яю щ ей ся В селен н о й сущ ествует как си стем н о стр уктур и р ован н ая м атер и я, о б лад аю щ ая сво и м и м атер и альн ы м и н о си телям и — ф ун д ам ен тальн ы м и (кварки и леп то н ы ) и элем ен тар н ы м и (ад ро н ы и д р.) ч асти ц ам и , ато м ам и и м о лекулам и , ко тор ы е об р азую т ф и зи ч ески е и х и м и ч ески е элем ен ты , и т. д . 2. Б ар и о н н ая м атер и я н е п росто о б лад ает м атер и альн ы м и н о си телям и (ч асти ц ам и , ато м ам и , м о лекулам и и т. д .): б ар и о н н ая м атер и я, как и «тем н ая м атер и я», — ф ун д ам ен тальн ы е си лы взаи м о д ей стви й (си льн ы х , электро м агн и тн ы х и слаб ы х), б ез котор ы х м и р б ар и о н н ой м атер и и п р ед ставляет со б о й хао с и х аоти зац и ю : х ао с, ли ш ен н ы й уп о р яд о ч ен н ости , п о д верж ен ко ллап су м атер и и , т. е. ее д естр уктур и ро ван и ю , д езо р ган и зац и и , д еф ор м ац и и . С и лы взаи м о д ей стви й б ар и о н н о й м атер и и являю тся си лам и ее о р ган и зац и и , стр уктур и р ован и я и ко н сти туи ро ван и я ее б ы ти й н о сти как ц ело стн о й си стем ы . 3. Э та ор ган и зо ван н о сть б ар и о н н о й м атер и и п ро является в р азли ч н ы х ви д ах си м м етр и й и соо тветствую щ и х и м зако н о в п р и р од ы , котор ы е так и ли и н ач е в ко н еч н ом сч ете вы ступ аю т как сво й ства п ро явлен и я ф и ло со ф ско го тр и ед и н ства м атер и и , п ро стр ан ства и вр ем ен и : си м м етр и и и со о тветствую щ и е и м ф ун д ам ен тальн ы е зако н ы со хр ан ен и я это го тр и ед и н ства вы ступ аю т в кач естве ан ти ко ллап са, н ап р авлен н о го и п р оти во д ей ствую щ его х ао су и х ао ти зац и и ко ллап са. И м ен н о п о этом у м ы о б р ати ли сво е вн и м ан и е н а ан ти ко ллап си р ую щ ую зн ач и м о сть п р и н ц и п о в си м м етр и и и закон о в со хр ан ен и я п р и ро д ы . В это й связи м ы вы ш е р ассм о тр ели закон зап р ета П аули как зако н ан ти ко лла п са: б ез это го зако н а зап р ета все квар ки как ф ер м и о н ы в п р о ц ессе ко н вер си и в ад рон ы ко ллап си р овали б ы . А теп ер ь м ы н а п р и м ер е квар ко во й м атер и и п о каж ем , как ц вето вая си м м етр и я вы ступ ает в кач естве ан ти ко ллап са. К ак и звестн о , о б н ар уж ен ы ш есть квар ко в — u, d, s, с, b, t. В се эти квар ки н азы ваю тся ар ом атам и . З н ач и т, п о ар ом ату все квар ки о д и н аковы , и д ен ти ч н ы , то ж д ествен н ы . К вар ки как ф ерм и о н ы н е м о гут н ах од и ться в од н о м и то м ж е кван то во -м ехан и ч еско м состо ян и и : ф ерм и о н , как зри тель в театр е, и м еет п раво зан ять то лько од н о кр есло -м есто в о тли ч и е о т б о зо н ов как п р ом еж уто чн ы х вектор н ы х п ер ен о сч и ко в взаи м о д ей стви й м еж д у ф ер м и о н ам и , ко то р ы е м о гут в о д н ом кр есле-м есте си д еть х оть 1 0 00 и б о льш е. И так, квар ки как аром аты о д и н ако вы , п о это м у д вум и ли б о лее о д и н ако вы м квар кам катего р и ч ески зап р ещ ен о н ахо д и ться в од н о м и том ж е кван тово м ех ан и ч еско м со сто ян и и . К ак вы ш ли и з это й п ро ти во р еч и во й эп и стем о ло ги ч еско й си туац и и ф и зи ки ? Р еш ен и е б ы ло н ай д ен о и м и сам ы м п р о сты м , кр аси вы м и в вы сш ей степ ен и элеган тн ы м п утем : о н и каж д о м у аро м ату п р и д али д о п о лн и тельн ую степ ен ь своб од ы — ц вет. Т аки м о б р азом , тр и аро м ати чески х квар ка, р азли ч аю щ и еся п о ц вету — кр асн ом у, зеле-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
72
72
н о м у и си н ем у, — м о гли и д ей стви тельн о со ставляю т стр уктурн ы е ко м п о н ен ты и зо сп и н о вы х м ульти п лето в. О тм ети м , ч то в п р и р о д е сущ ествую т то лько д ва ун и тар н ы х м ульти п лета — о ктет, со сто ящ и й и з во сьм и ч асти ц , со ставляю щ и х ч еты р е и зо м ульти п лета, и д екап лет, со сто ящ и й и з 10 ч асти ц в ч еты р ех и зо м ульти п летах : д ельта -квад р ап лет, со сто ящ и й и з 4 д ельта-ч асти ц — Δ ++ , Δ +, Δ - и Δ 0; си гм а-тр и п лет — Σ +, Σ - и Σ 0; кси д уб лет — Ξ - и Ξ 0 и си н глет — ом ега-м и н ус-ги п ер о н (за п р ед сказан и е его Г елл -М ан н б ы л уд о сто ен Н об елевско й п р ем и и в 1968 г.). Н ас и н тер есует о м ега-м и н ус-ги п ер о н , со стоящ и й и з тр ех ар ом ати ч ески х стр ан н ы х квар ков — s, s, s: н ах о ж д ен и е тр ех аром ати ч ески х стр ан н ы х квар ко в s, s, s в о д н ом и том ж е кван тово -м ех ан и ч еско м со сто ян и и аб со лю тн о п р о ти во р еч и т закон у зап р ета П аули . Р еш ен и е б ы ло в вы сш ей степ ен и кр аси вы м и элеган тн ы м : все тр и ар ом ати ч ески х стр ан н ы х квар ка s, s, s м о гут н ах о д и ться в о д н о м и то м ж е кван то во м ех ан и ч еско м со сто ян и и , если и м п р и д ать д о п о лн и тельн ую степ ен ь сво б о д ы — ц вет. Т ак тр и стр ан н ы х аро м ата стали р азли ч н ы м и п о ц вету квар кам и — кр асн ы й квар к, зелен ы й кварк и си н и й квар к, ко тор ы е м о гут н ахо д и ться в о д н о м и то м ж е кван то во м ех ан и ч еско м со сто ян и и . Ц вет — ц ветово й зар яд квар ков и глю о н о в, котор ы й как зако н ц вето во го заряд а аб со лю тн о сох р ан яется н ар яд у с аб со лю тн ы м зако н о м сох ран ен и я электр и ч еско го зар яд а: в ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц эти д ва зако н а со хр ан ен и я эле ктр и ч еско го зар яд а и ц вето во го зар яд а в н астоящ ее вр ем я р ассм атр и ваю тся как аб со лю тн ы е зако н ы сохр ан ен и я. О н и как аб со лю тн ы е зако н ы сох ран ен и я б ар и он н о й м атер и и — зако н ы ан ти ко ллап са.
К в ан тов ая атом и сти к а к ак ан ти к ол л ап си р ую щ ая атом и сти к а О сн о вн ая ф и ло со ф ская и д ео ло ги я, п ро во д и м ая в н аш ей р аб о те, о чен ь п р о ста и и м еет ф ун д ам ен тальн ую зн ач и м о сть: о н а со сто и т в п р и зн ан и и о б ъ екти вн о сти б ар и о н н о й м атер и и как ан ти ко ллап си рую щ ей , п р оти вод ей ствую щ ей гр ави тац и о н н о м у сж ати ю (т. е. ко ллап су, если н е б ы л со стор о н ы б ар и о н н о й м атери и ан ти ко ллап с): б ар и о н н ая м атер и я во В селен н о й вы ступ ает как ан ти коллап с гр ави тац и о н н о м у п р и тяж ен и ю . П оэто м у со сущ ество ван и е б ар и о н н о й м атер и и и «тем н о й м атер и и » во В селен н о й есть п ро ти воб ор ство и х : си м м етр и я В селен н о й в ц елом есть д и н ам и ч еско е р авн о веси е п р оти воб ор ства б ар и о н н о й м атер и и и «тем н о й м атер и и ». В это м и со сто и т ф и зи ч еская и ф и ло со ф ская зн ач и м о сть б ар и о н н о й м атер и и как ато м ар н о й , яд ер н о й и суб ъ яд ер н о й м атер и и , п ро являю щ ей ся в тр ех ф ун д ам ен тальн ы х ти п ах си л взаи м о д ей стви й . Б езусло вн о , си ла гр ави тац и и как «тем н о й м атер и и » — всеп р о н и каю щ ая си ла тяго тен и я (п ри тяж ен и я, сж ати я, ко ллап са): п о ср авн ен и ю с это й всеп р о н и каю щ ей си ло й гр ави ти р ую щ ей м атер и и , м о ж н о сказать, си ла б ар и о н н ой м атер и и н о си т ло кальн ы й х ар актер . О д н ако если н е ф о рм альн о и н е ко ли ч ествен н о со п о стави ть со отн ош ен и е б ар и о н н о й м атер и и и «тем н о й м атер и и », а и сслед о вать и х со о тн о ш ен и е в ж и во м ко н тексте стро ен и я и стр уктур ы р асш и р яю щ ей ся В селен н о й в п р о стр ан стве вр ем ен и , то м ы д о лж н ы уб ед и ться в то м , ч то ан ти ко ллап си р ую щ ая зн ач и м о сть б ар и о н н о й м ате-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
73
73
рии ф ун д ам ен тальн а и гл уб о ко о б ъ екти вн а: б ар и о н н ая м атер и я как ан ти ко ллап си р ую щ ая си ла си м м етр и ч н а всеп р о н и каю щ ей си ле «тем н о й м атери и » как ко ллап си рую щ ей . И н ач е н еп о н ятн а и н ео б ъ ясн и м а та ф ен о м ен о ло ги ч еская си м м етри я, котор ая го сп о д ствует и д о м и н и р ует в р асш и р яю щ ей ся В селен н о й как п р о явлен н ом и п р о являю щ ем ся м и р е: в ф ен о м ен о ло ги ч еско й си м м етр и и В селен н о й п ро является н о ум ен альн ая си м м етр и я м еж д у б ар и о н н о й м атер и ей как ан ти ко ллап со м и «тем н о й м атер и ей » как ко ллап сом (п р и тяж ен и ем , сж ати ем ). В этом и м ен н о заклю ч ается ф и ло со ф ски й см ы сл зн ачи м о сти ан али за п р об лем ы со отн ош ен и я б ар и о н н о й м атер и и и «тем н о й м атер и и »: ко ллап с и ан ти ко ллап с — д и алекти ч еско е ед и н ство п р оти во п о ло ж н о стей . В селен н ая н е то лько ро ж д ается п о сле Б о льш о го взр ы ва, о н а р асш и ряется и эво лю ц и о н и рует в п р о стран стве и во вр ем ен и . П р и всем том о н а стр уктур н о со хр ан яется: о н а си м м етр и ч н а в сво ем р азви ти и и и зм ен ен и и . З н ач и т, си м м етр и и и и м со ответствую щ и е зако н ы со хр ан ен и я три ад ы м атер и и , п р о стр ан ства и вр ем ен и , вы ступ аю щ и е в к ач естве ор ган и зую щ и х и уп о р яд о ч и ваю щ и х х ао с ф ен о м ен о в м и р а, являю тся ещ е и п р и н ц и п ам и и закон ам и ан ти ко ллап си р ую щ ей си лы б ар и он н о й м атер и и , п ро ти во д ей ствую щ ей всеп ро н и каю щ ей си ле «тем н о й м атер и и » как си ле ко ллап са, п ри тяж ен и я, сж ати я гр ави тац и и . Н о в м и р е В селен н о й сущ ествую т ещ е и м и р овы е п о сто ян н ы е (Н ью то н а, Э й н ш тей н а, П лан ка — G, с и h), котор ы е такж е являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и н ач алам и всего сущ его и , вы ступ ая о б ъ екти вн о ор ган и зую щ и м и и уп о р яд о ч и ваю щ и м и хао с ф ен ом ен о в м ира н ач алам и , являю тся ан ти ко ллап си р ую щ и м и н ач алам и : м и ровы е п о сто ян н ы е суть ан ти ко ллап си р ую щ и е н ач ала, н ап р авлен н ы е п р о ти в д езор ган и зац и и , д еф о рм и р о ван и я, д естр уктур и р ован и я ф ен о м ен о в во В селен н о й как ц ело стн ы х си стем н ы х о б р азо ван и й : эти м и р овы е п о стоян н ы е как н о ум ен альн ы е н ач ала леж ат в о сн ове ф ен о м ен о ло ги и м и р а. В кач естве п р и м ер а р ассм отр и м п о сто ян н ую М акса П лан ка — А , о ткр ы тую и м как м и ро вую п о стоян н ую в 1 900 г. и леж ащ ую в кач естве н о ум ен альн о го н ач ала всех н ач ал кван тово й м атер и и (как б ар и о н н о й м атер и и , так и «тем н ой м атер и и », если о б н ар уж и тся кван то вая м и кро гр ави тац и я, т. е. м и кр о грави тац и о н н ы е кван то вы е ч асти ц ы ). И так, соверш ен н о оч еви д н о , ч то и д ея кван та как м и ровая п о стоян н ая составляет сущ н о стн о е (т. е. н о ум ен альн о е) н ач ало н е то лько б ари о н н о й м атери и , н о и «тем н о й м атер и и ». П оэто м у и м ен н о так важ н о и н ео б х о д и м о со зд ан и е кван то во й теор и и м и кро гр ави тац и и . М ы сч и таем , ч то если п р и д ет вр ем я ко н ц а ф и зи ки и ф и ло со ф и и ч асти ц , то и д ея кван та о стан ется: суп ер струн н ая теор и я такж е д о лж н а б ы ть кван то во й . Т аки м о б р азо м , кван то вая и д ео ло ги я н е экви вален тн а кван товой ч асти ч н ой м атер и и (как б ар и о н н ой м атер и и , так и « тем н о й м атер и и »): п р и р од а суп ер ф ун д ам ен тальн о й стр ун ы такж е д о лж н а б ы ть кван то во й . Ч то б ы б ы ла п о н ятн а и д ея кван та как и д ея ан ти ко ллап са, п р ед м етом и сслед о ван и я м о ж ет б ы ть ато м н ая м о д ель Н и льса Б ор а. К ак и звестн о , п лан етарн ая м о д ель ато м а б ез и д ео ло ги и кван та, п о стро ен н ая п о зако н ам класси ческо й ф и зи ки , — ко ллап си р ую щ ая в ко н еч н о м сч ете м о д ель ато м а: электро н ы , вр ащ аю щ и еся п о сво и м стац и о н ар н ы м о р б и там , и злуч и в, и зр асхо д о вав всю эн ер ги ю , в ко н ц е ко н ц ов д о лж н ы все уп асть н а яд ро и д о лж н ы ко ллап си ровать; п о зако н ам класси ч еско й ф и зи ки б ез
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
74
74
кван то во й и д ео ло ги и П лан ка вся ато м ар н ая м атер и я д о лж н а ко ллап си ровать. П оэто м у ген и альн о сть Н и льса Б ор а со сто и т в том , ч то его ато м н ая м о д ель — кван то вая, а н е класси ч еская. А кван товая атом н ая м о д ель — ан ти ко лап си р ую щ ая м о д ель атом а. О ч ен ь ч асто д аж е в ф и зи ческо й ли тер атур е заслугу Н и льса Б ор а ви д ят в том , ч то о н п о стро и л устой ч и вую и сам о сохр ан яю щ ую ся м од ель ато м а. Т акая о ц ен ка твор ч ества Н . Б ор а со вер ш ен н о в ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и н ед о стато ч н а, о д н о б о ка и п о том у н еверн а: ф и ло со ф ская суть атом н о й м о д ели Н . Б ор а заклю чается в ан ти ко ллап си р ую щ ей ее п р и ро д е: кван то вая атом и сти ка — ан ти ко ллап си р ую щ ая атом и сти ка как сам о сох р ан яю щ аяся м атери я, н ап р авлен н ая п р о ти в всеп р он и каю щ ей си лы п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са) «тем н ой м атер и и ». Е щ е р аз м ы н ап о м и н аем , что ко ллап с — р азр уш ен и е си стем ы , д езор ган и зац и я, н аступ лен и е х ао са и х аоти зац и и , а ан ти ко ллап с — со хр ан ен и е усто й ч и во сти си стем ы , о р ган и зо ван н о сти ее и стр у ктур и ро ван н о сти : в это м со сто и т ед и н ство ж и во й д и алекти ки п р о ти во п о лож н о стей ко ллап са и ан ти ко ллап са. А н ти ко ллап си р ую щ ая атом и сти ка н о си т ун и вер сальн ы й и всео б щ и й х ар актер : ато м ар н о е вещ ество — ан ти ко ллап с.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
75
75
Г л ав а 2. Р ек он стр ук ц и я к ал и бр ов оч н ы х теор и й в Ф Э Ч § 1. Э л ек тр осл абая теор и я П ерво й кали б ро во ч н о й тео р и ей , о б ъ ед и н и вш ей электр и ч ески е и м агн и тн ы е явлен и я, является класси ч еская электр о д и н ам и ка М аксвелла, п о стро ен н ая и м в 18 64 г.: п р и м алы х эн ер ги ях , т. е. ко гд а ско ро сть д ви ж ен и я электр и ч ески х и м агн и тн ы х явлен и й м ала (|v| << с), явлен и я электр и ч ества и м агн ети зм а сущ ествен н о р азли ч аю тся, п о это м у н ево зм о ж н о и х о б ъ ед и н ен и е в ед и н о й теор и и . О д н ако п р и б о льш и х ско ро стях, сравн и м ы х со ско ро стью света, электр и чески е и м агн и тн ы е явлен и я стан о вятся со п о стави м ы м и и со и зм ери м ы м и , т. е. о д и н ако вы м и , и д ен ти ч н ы м и , ед и н ы м и , ч то н аш ло сво е о тр аж ен и е в м аксвелло вско й электро д и н ам и ке. П о сущ еству о н а б ы ла п ер вой вели ко й кали б р о во ч н о й р ево лю ц и ей , о сущ ествлен н о й Д ж ей м сом К лар ком М аксвелло м в 1 864 г. В то р ая кали б р ово ч н ая р ево лю ц и я п р о и зо ш ла то лько ч ер ез сто лет, ко гд а в 1 968 г. н езави си м о тр ем я вы д аю щ и м и ся уч ен ы м и С . В ай н б ер го м , Ш . Г лэш о у и А . С алам о м б ы ла п о стро ен а ед и н ая кали б р овоч н ая электр о слаб ая м о д ель (Э С М ), о б ъ ед и н и вш ая со верш ен н о , н а п ер вы й взгляд , н еср авн и м ы е и н есо п о стави м ы е электро м агн и тн ы е и слаб ы е взаи м о д ей стви я: п р и м алы х эн ер ги ях слаб ы е и электро м агн и тн ы е взаи м о д ей стви я такж е аб со лю тн о н еср авн и м ы и н есо п о стави м ы , п о это м у п р и м алы х эн ер ги ях о н и остаю тся кач ествен н о р азли ч н ы м и ти п ам и взаи м о д ей стви й . О д н ако п р и б о льш и х эн ер ги ях 100 Г эВ электро м агн и тн ы е и слаб ы е взаи м о д ей стви я стан о вятся то ж д ествен н о -ед и н ы м и , т. е. си м м етр и ч н ы м и . Д ля н ас важ н о то , ч то и д ео ло ги ей кали б р ово ч н о й тео р и и является и д ея си м м етр и и , ко торая р еали зуется п р и б о льш и х эн ер ги ях . П ро б лем а эн ер ги и — п о сущ еству ф ун д ам ен тальн ая п ро б лем а в п о стр о ен и и ед и н о й кали б р ово ч н о й теор и и . О д н ако о н а — п р об лем а вн еш н его ф актор а как о б ъ екти вн о го усло ви я о сущ ествлен и я си м м етр и зац и и и ли аси м м етр и зац и и . Э н ер ги я — об ъ екти вн ы й и н ео б ход и м ы й ф актор п р евр ащ ен и я аси м м етри ч н ы х явлен и й в си м м етр и ч н ы е. С ущ ествует втор ая сторо н а п о стро ен и я кали б р ово ч н о й тео ри и : тео р и я вн утр ен н е д олж н а б ы ть п о сво ей ар х и текто н и ке си м м етр и ч н о й , т. е. о н а д о лж н а б ы ть вн утр ен н е ко гер ен тн о й . Т ако ва и м ен н о ед и н ая кали б р овоч н ая электр о слаб ая м о д ел ь С . В ай н б ер га, Ш . Г лэш о у и А . С алам а: сам ы м зн ач и тельн ы м и х теор ети ч ески м д о сти ж ен и ем яви лась и н туи ти вн ая и д ея о сп о н тан н о м н ар уш ен и и си м м етр и и и о ткр ы ти е м ех ан и зм а Х и ггса, в р езультате д ей стви я ко то р ы х как ф ер м и о н ы (е - и е +}, так и б о зо н ы (W± и Z0) стан о вятся м асси вн ы м и (т. е. тяж елы м и ) ч асти ц ам и . И м ен н о б лаго д ар я и д ео логи и сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и и д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса электр ослаб ая м о д ель (Э С М ) стала си м м етр и ч н о й кали б ро воч н о й теор и ей , о тр аж аю щ ей р еальн ую си м м етри ю «слаб ы х » и электром агн и тн ы х си л п ри
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
76
76
эн ер ги ях 10 0 Г эВ . И м ен н о в это м см ы сле м ы го во р и м о д вух ф актор ах п о стр о ен и я ед и н о й кали б р ово ч н о й теор и и : вн еш н и й — ф актор эн ер ги и и вн утр ен н и й ф акто р — С Н С и м ехан и зм Х и ггса. Е д и н ая электр о слаб ая теор и я яви лась п р екр асн ы м п р ед зн ам ен о ван и ем д альн ей ш его п р о д о лж ен и я ед и н о й кали б ро воч н о й р ево лю ц и и в Ф Э Ч : вели колеп н ы м ло ги ч ески м п ро д олж ен и ем п о стр о ен и я ед и н ой кали б р о во чн о й теор и и Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я б ы ло со зд ан и е в 60 -е гг. Х Х в. К Х Д (кван то во й х ром о д и н ам и ки ) — SU(3). Т аки м о б р азом , р етро сп екти вн о 50 -е гг. Х Х сто лети я в Ф Э Ч о зн ам ен о вали сь зам еч ательн ы м и д о сти ж ен и ям и в о ткры ти и и эксп ер и м ен тальн ом об н ар уж ен и и о гро м н ей ш его ко ли ч ества элем ен тар н ы х ч асти ц и со ответствую щ и х и м ан ти ч асти ц : о б щ ее ко ли чество и х со ставляло п о ч ти 50 0 (то ч н ее, 491 ). В н ас то ящ ее вр ем я п р о д о лж ается о б н ар уж ен и е и откр ы ти е все н о вы х ч асти ц и и х ан ти части ц . П о этом у естествен н о стр ем лен и е уч ен ы х -ф и зи ко в к о сущ ествлен и ю и х ун и ф и кац и и : п о след н и е д есяти лети я уш ед ш его сто лети я в Ф Э Ч п р охо д ят п о д зн ако м со зд ан и я и п о стро ен и я ун и ф и ц и р о ван н ы х кали б р ово ч н ы х тео р и й н а п ути п о зн ан и я и ф о рм и ро ван и я ед и н о й теори и всего сущ его . В о сн о ве всех теор и й (и м о д елей ) леж и т зам еч ательн ая и д ея ч ело веч еско й м ы сли — м ы сли ун и ф и кац и и всего м н о гоо б р ази я м и р а м и кро ч асти ц : 1) ед и н ая Э С М (электро слаб ая м о д ел ь — SU(2) U(1)); 2 ) К Х Д как кали б р ово ч н ая теор и я си льн ы х ц ветовы х взаи м о д ей стви й (кван то вая х ром о д и н ам и ка — SU(3)); 3) стан д артн ая м о д ель — как Б о льш о е об ъ ед и н ен и е всех тр ех си л взаи м о д ей стви й — электр ослаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й ; 4)суп ер си м м етр и ч н ы е м о д ели в Ф Э Ч ; 5)суп ер гр ави тац и я. В се эти д о сти ж ен и я ч ело веч еско й и н туи ц и и и р азум а п р ед ставляю т со б о й вели ко леп н ую п об ед у ч ело веч еско го ген и я н ад си лам и х ао са и п ор яд ка в м и ре элем ен тар н ы х ч асти ц и и х ан ти ч асти ц : х ао ти ч ески й м и р п р ед стал п ер ед и зум лен н ы м ч ело веч ески м р азум о м в вы со ко уп о ряд о ч ен н о м ви д е. О д н ако вп еч атляю щ и х д о сти ж ен и й и н о вы х о ткр ы ти й д о сти г ч ело веч ески й разум н е то лько в Ф Э Ч , н о и в о б ласти п о зн ан и я В селен н о й в ц елом , т. е. ко см о ло ги и . К о гд а-то вели ки й Е вкли д утвер ж д ал, ч то п р ям ы е п ар аллельн ы е ли н и и н и ко гд а и н и гд е н е п ер есекутся: эта м атем ати ч еская и д ео ло ги я го сп о д ство вала н ад ум ам и всего ч ело веч ества б о лее д вух ты сяч елети й . И вот в м и р яви лся скром н ы й ген и й м атем ати к — п р о ф ессо р Л о б ач евски й во п р еки о чеви д н о сти п ро во згласи л зави си м о сть гео м етр и и от си л ф и зи ки : о н и (т. е. п р ям ы е п ар аллельн ы е ли н и и ) п ер есекаю тся. Д ве н ауки Х Х в. (кван товая м ех ан и ка и О Т О ) — это д ве ф ун д ам ен тальн ы е ф и зи ч ески е тео р и и , ко торы е д аю т н ам всю сум м у ч ело веч ески х зн ан и й о м и р е в ц ело м , н а п ротяж ен и и всего д вад ц ато го сто лети я р азви вали сь п ар аллельн о , н и гд е н е п ер есекаясь. П о след н и е д есяти лети я п р о ш ло го сто лети я — го д ы «зако н н о го б р ако со четан и я» эти х д вух ф ун д ам ен тальн ы х н ауч н ы х теори й — ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и ко см о ло ги и : п р о б лем ы ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц н еп о ср ед ствен н о стан о вятся п ро б лем ам и ко см о логи и и , н ао б о ро т, п ро б лем ы В селен н о й , ее ро ж д ен и я и эво лю ц и и —
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
77
77
п р о б лем ам и кван то во й теор и и . О д н и м сло во м , п о яви лась н асто ятельн ая н ео б хо д и м о сть п о сти ж ен и я и о см ы слен и я эво лю ц и и ч асти ц в эво лю ц и и В селен н о й и эво лю ц и и В селен н о й в ко н тексте эво лю ц и и м и кр о части ц . П о этом у -то н ео б ход и м а кали б р ово ч н ая ун и ф и кац и я гр ави тац и и со стан д ар тн ой м од елью Ф Э Ч : н еоб хо д и м а кван то вая теор и я гр ави тац и и , то ч н ее, теор и я кван то во й м и кро гр ави тац и и . В ф и ло со ф ско м и ф и зи ч еско м п лан е и д ея Б о льш ого об ъ ед и н ен и я трех н ам и звестн ы х ти п о в взаи м од ей стви й — си льн ы х и электро слаб ы х — о сн о ван а н а во зм о ж н о сти ср авн ен и я тр ех ко н стан т взаи м о д ей стви й — α S (ко н стан та си льн ы х взаи м о д ей стви й ), α е (ко н стан та электром агн и тн ы х взаи м о д ей стви й ) и α w (ко н стан та слаб ы х взаи м о д ей стви й ) и и х сли ян и я в то ч ке Б о льш ого об ъ ед и н ен и я. Э ти ко н стан ты взаи м о д ей стви й α s, α c и α w п р и н и зки х эн ер ги ях н есравн и м ы : о н и п р и м алы х эн ер ги ях кач ествен н о р азли ч аю тся: α s= 1, α c= 10-2 и α w= 10-6. О д н ако п р и р о сте эн ер ги и эти ко н стан ты взаи м о д ей стви й теряю т сво и кач ествен н ы е р азли ч и я: о н и п р и эн ер ги ях 10 |5 и 1 0 16Г эВ , т. е. в точ ке Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я, «сб егаю тся» к о б щ ем у зн ам ен ателю . П р и это м п ри ро сте эн ерги и си ла ко н стан ты си льн ы х взаи м о д ей стви й р езко ум ен ьш ается, а си лы электро м агн и тн ы х и слаб ы х взаи м о д ей стви й резко во зр астаю т: то ч н ее, п р и р о сте эн ер ги и си ла ко н стан ты слаб ы х взаи м о д ей стви й стан о ви тся ср авн и м о й с си ло й ко н стан ты электро м агн и тн ы х взаи м о д ей стви й , за сч ет ч его си ла электро слаб ы х взаи м о д ей стви й о д и н ако ва. С и ла ко н стан ты взаи м о д ей стви й о п р ед еляется зар яд о м , зн ач ен и е вели ч и н ы ко торо го н е о стается аб со лю тн о п о стоян н ы м . Н а этом во п ро се след ует о стан о ви ться б олее п о д р о б н о . З аряд , т. е. кон стан та слаб ы х взаи м о д ей стви й α w = 10-6, н е о стается н еи зм ен н ы м : н а сам о м д еле си ла ко н стан ты зави си т от м ассы и , след о вательн о , о т эн ер ги и . (В се ко н стан ты трех взаи м о д ей стви й — α s= 1, α c= 10-2 и α w = 10-6 — н е являю тся ко н стан там и , как о тм еч ает п р о ф ессо р М Г У И . М . К ап и то н ов в сво ей кн и ге «В вед ен и е в ф и зи ку яд р а и ч асти ц » (М ., 20 00 ), а и зм ен яю тся в зави си м о сти о т эн ер ги и и , след о вательн о , м ассы .) К р ом е то го , в р езультате С Н С и д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса б о зо н ы , о сущ ествляю щ и е ф ерм и о н н ы е слаб ы е взаи м о д ей стви я, стан овятся тяж елы м и : W± и Ζ 0, вли ян и е ко то р ы х н а м ассу ф ер м и о н ов и , след о вательн о , н а заряд вели ко . З аряд является о сн о вн ы м п о н яти ем кали б р ово ч н о й теор и и : зн ач ен и е зар яд а вы р аж ает о сн о вн ую и д еоло ги ю кали б р ово ч н о й теор и и , в том ч и сле и ед и н о й электро слаб ой м од ели (Э С М ). Н о заряд как си ла ко н стан ты взаи м о д ей стви й н е является аб солю тн о н еи зм ен н о й вели ч и н о й : зн ач ен и е его как ф и зи ческо й вели ч и н ы зави си т о т эн ер ги и и , сл ед о вательн о , о т м ассы , ко то р ы е п од ч и н яю тся зако н у вели ко го Э й н ш тей н а: E = М 0с 2. (К ак н е всп о м н и ть его !) И так, п о стр оен и е кали б р о во ч н о й теор и и д о лж н о о твеч ать оп р ед елен н ы м тр еб о ван и ям ее: 1. К али б р о во ч н ая тео р и я д о лж н а б ы ть ли ш ен а б еско н еч н остей . О н а д о лж н а б ы ть п ер ен ор м и р уем о й . 2. О н а д о лж н а со д ер ж ать гр уп п у си м м етр и и кали б р овочн ы х п р ео б р азо ван и й и п р и всех п р ео б р азо ван и ях д о лж ен сох р ан яться зар яд .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
78
78
3. Е е о сн о вн ы е п ар ам етр ы (ф и зи ч ески е вел и ч и н ы ) д о лж н ы о б лад ать кон еч н ы м зн ач ен и ем , ч то б ы м о ж н о б ы ло эксп ер и м ен тальн о п ро вер и ть. 4. О н а д о лж н а б ы ть ли ш ен а ан о м али и : вн утр ен н яя ее арх и текто н и ка д о лж н а б ы ть ко гер ен тн о й . 5. И сти н н о сть ее д о лж н а б ы ть эксп ер и м ен тальн о п о д тверж д ен а.
П остр оен и е М ал ого объ еди н ен и я (SU(2) U(1)) К ван то вая м атер и я как ф ун д ам ен тальн ая и всео б щ ая ф и зи ч еская р еальн о сть н есво д и м а и н е м о ж ет б ы ть сво д и м а то лько к од н о сто ро н н ем у уп р о щ ен и ю и о д н об о ко м у ф и ло со ф ско м у то лко ван и ю и п о н и м ан и ю ее п р и р о д ы и сущ н о сти как д и скр етн о й : кван то вая м атер и я п о сво ей п р и ро д е п ро ти во р еч и ва, о н а и д и скр етн а, и н еп р ер ы вн а, а п о сво ей сущ н о сти о н а д и алекти ч н а, ее сущ н о сть — д и алекти ческо е ед и н ство н еп рер ы вн о сти и д и скр етн о сти . К ак ф ерм и он ы , взаи м од ей ствую щ и е м еж д у со б о й , так и б о зо н ы , о сущ ествляю щ и е эти ф ер м и о н н ы е взаи м о д ей стви я, п о своей п р и р о д е — п р о ти вор еч и во е ед и н ство сущ н о сти : о н и (т. е. ф ерм и о н ы и б о зо н ы ) о д н о вр ем ен н о как ч асти ц ы и д и скр етн ы (кван то вы е свой ства и ч и сла), и н еп р ер ы вн ы (во лн ы ). П оэто м у кван то во -п о левы е взаи м о д ей стви я, в ко тор ы х уч аствую т и ф ер м и о н ы , и б о зо н ы , и о сущ ествляем ы е и м и , п о сво ей п р и ро д е и х ар актеру д и скр етн ы , и н еп р ер ы вн ы , а н е то лько д и скр етн ы , как и н о гд а ч асто п р ед ставляю т. З н ач и т, н е то лько м и кр оч асти ц ы и п о ля н о сят п р оти вор еч и вы й х ар актер д и скр етн о сти и н еп р ер ы вн о сти , н о и и х взаи м о д ей стви я как кван то во -п о левы е: кван то во -п о левы е взаи м о д ей стви я и д и скр етн ы , и н еп р ер ы вн ы . Т ако й ф и ло соф ски й п о д хо д к и сто лко ван и ю и п о н и м ан и ю п р и ро д ы и сущ н о сти кван то во й м атер и и важ ен и п ло д отвор ен д ля ад екватн о й и н тер п р етац и и и н ф ляц и о н н о й м о д ел и А лан а Г ута как и зн ач альн о го н ач ала всех н ач ал н аш ей В селен н о й д о Б о льш о го взры ва. В о сн ове и н ф ляц и о н н о й м о д ели А лан а Г ута леж и т и д ея ви р туальн о го кван то во го вакуум а, «взд ути е» ко торо го яви ло сь главн о й п р и ч и н о й Б о льш о го взры ва и р о ж д ен и я н аш ей В селен н о й . И м ен н о п о это м у м ы так п о д р о б н о о стан ови ли сь н а р ассм о тр ен и и ви р туальн о й м атер и и и кван то во й м атер и и . П р и это м зд есь след ует п о д ч ер кн уть, ч то п о сво ем у ф и зи ч еско м у о б ъ ем у и п о н яти й н о й ф ор м е ви р туальн ая м атер и я и кван то вая м атери я н е то ж д ествен н ы и н е со вп ад аю т: ви р туальн о сть есть о д н о и з м н ого о б р азн ы х со сто ян и й кван то во й м атери и . К ван то вая м атер и я как ф ун д ам ен тальн ая и всео б щ ая ф и зи ч еская р еальн о сть п р оявляется н е то лько в вещ ествен н о сти , д и сси п ати вн о сти , н о и ви р туальн о сти : ви р туальн о сть — ф ун д ам ен тальн о е и о б язательн о е со стоян и е кван то во -п о лево й м атери и . В и р туальн о сть является как б ы м о сти ко м , п ро м еж уто ч н ы м со сто ян и ем д ля кван то во й м атер и и п р и п ер ехо д е ее к вещ ествен н о й м атер и и и ли д и сси п ати вн о й м атер и и . П оэтом у кван то во -п о левая м атер и я м н ого ли кая. О н а м о ж ет б ы ть вещ ествен н о й , ви ртуальн ой и ли д и сси п ати вн о й , м еж д у ко торы м и сущ ествует взаи м о п ер ех од и м о сть и взаи м о п о ро ж д аем о сть: п о отн о ш ен и ю к кван то во -п о лево й м атер и и и вещ ествен н о сть, и ви р туальн о сть, и д и сси п ати вн о сть вы ступ аю т н ео б хо д и м ы м и асп ектам и п р о явлен и я ее б ы ти й н о сти . Т о лько п р и тако м глуб о ко м и со д ер ж ательн о м п о н и м ан и и и сто лко ван и я сущ н о стн о го см ы сла кван то во -п о левой м атер и и м ы м о ж ем п о н ять и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
79
79
п р и ч и н ы Б о льш о го взр ы ва, и сущ н о сть возн и кн о вен и я н аш ей В селен н о й в р ам ках и н ф ляц и о н н о й м од ели А лан а Г ута. Р о ж д ен и е В селен н о й в результате Б ольш о го взр ы ва и з п ервон ач альн о го ви р туальн о го кван то во го вакуум а есть: 1. Р о ж д ен и е н ам ещ е н еи звестн ы х ф ун д ам ен тальн ы х части ц (суп ер стр ун ы и ли д р уги е): эти ф ун д ам ен тальн ы е суп ер струн ы д ей стви тельн о п о д ли н н ы е, н асто ящ и е, ф и зи ч ески р еальн ы е, и з ко то р ы х д о лж н ы б ы ть составлен ы кварки и леп то н ы , ко то р ы е н ам и сей ч ас п р и н и м аю тся за ф ун д ам ен тальн ы е. П о этом у п о и ск н асто ящ и х, и зн ач альн ы х , п о д ли н н ы х ф ун д ам ен тальн ы х суп ер стр ун является о сн о во п о лагаю щ ей зад ач ей н а п у ти п о стро ен и я кар ти н ы возн и кн о вен и я и эво лю ц и и н аш ей В селен н о й как в кр уп н о м асш таб н ом зер н и стом о б р азо ван и и , так и в м елко зер н и сто м стр уктур н о м о б р азо ван и и : то лько н ай д я и зн ач альн ы е ф ун д ам ен тальн ы е суп ер стр ун ы , м ы м о ж ем «п о луч и ть» (т. е. о б ъ ясн и ть) всю кван то вую м атер и ю то л и в ви д е вещ ествен н о го ее состо ян и я, то ли в ви д е ви ртуальн о й и ли д и сси п ати вн о й м атер и и . З н ач и т, п ерво степ ен н о й зад ач ей н а п ути п о стро ен и я ад екватн ой кар ти н ы р о ж д ен и я В селен н о й является п о и ск п ер во н ач альн ы х (и ли и зн ач альн ы х ) ф ун д ам ен тальн ы х о б ъ екто в, и з ко то р ы х п о сущ еству «ко н д ен си р ую тся» п р и р о д о й все ви д ы вещ ествен н о й м атер и и и соо тветствую щ и х ей п о лей . П оэто м у во п р о с о и зн ач альн ы х ф ун д ам ен тальн ы х о б ъ ектах , во зн и каю щ и х в р езультате Б о льш о го взры ва и з ви р туальн о го кван то во го вакуум а, — во п р о с п о стро ен и я ад екватн о й м о д ели В селен н о й , ее ро ж д ен и я и эволю ц и и : ф ун д ам ен тальн ы е о б ъ екты как п о д ли н н ы е и и зн ач альн ы е служ ат л и ш ь «стр о и тельн ы м » м атер и алом д ля ко н стр уи р о ван и я и п остро ен и я зд ан и я В селен н о й . 2. Е сли б ы во В селен н о й сущ ествовали ли ш ь ч асти ц ы , в том ч и сле и ф ун д ам ен тальн ы е о б ъ екты , то н аш а В селен н ая н е п р ед ставляла б ы со б о й п ро ч н о го зд ан и я: о н а п р ед ставляла б ы со б о й х ао с н агр о м о ж д ен и я «стр о и тельн о го » м атер и ала, н о н е зд ан и е, в ко то ро м м ож н о б ы ло ж и ть. П оэто м у в п р и ро д е сущ ествую т н е то лько ч асти ц ы как «стр о и тельн ы й » м атер и ал, н о си лы , ко тор ы е связы ваю т эти ч асти ц ы и тем сам ы м х ао с ч асти ц уп ор яд о ч и ваю т и н аво д ят строги й ко н стр укти вн ы й п о р яд ок: в кач естветаки х ко н стр укти вн ы х и уп о р яд о ч и ваю щ и х си л н ам и звестн ы ч еты р е ти п а взаи м о д ей стви й — Э М В , С Л В , С В и Г В . О д н ако эти ти п ы взаи м о д ей стви й н е являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и , и зн ач альн ы м и и п о д ли н н ы м и . О н и являю тся р езультатам и р асщ еп лен и я како го -то н ам ещ е н еи звестн о го о д н о го , ед и н ствен н ого, и зн ач альн о го , ф ун д ам ен тальн о го взаи м од ей стви я: это р асщ еп лен и е п ро и зош ло п о м ер е п ох о ло д ан и я н аш ей В селен н о й в п ер вы е д о ли секун д ы п о сле Б о льш о го взр ы ва. Н а п ути п о и ска и зн ач альн ы х ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц и си л взаи м о д ей стви я в н асто ящ ее вр ем я п о строен о м ало е о б ъ ед и н ен и е, т. е. электро слаб ая тео р и я, о б ъ ед и н и вш ая Э М В и С Л В : это п ер вая ед и н ая тео р и я, о б ъ ед и н и вш ая д ва ти п а взаи м о д ей стви й : электро м агн и тн ы е и слаб ы е (атен о н н ы е). П о стро ен и е ед и н о й электро слаб ой тео р и и п о казало уб ед и тельн ей ш и м о б р азо м , ч то в о сн о ве кач ествен н ы х п р о ти во п о лож н о стей и р азн о об р ази й в м и р е леж и т како е -то ед и н ое н ач ало : в о б ы ч н ы х ф и зи ч ески х усло ви ях электро м агн и тн ы е и слаб ы е взаи м о д ей стви я аб со лю тн о н еср авн и м ы , н есо п о стави м ы и н есво д и м ы : о н и и п о си л е и н тен си вн о сти , и п о р ад и усу д ей стви я н е то лько н еср авн и м ы , н о и взаи м о и склю ч аю щ и е ти п ы взаи м о д ей стви й (р ад и ус д ей стви я Э М В б еско н еч ен , а р ад и ус д ей стви я С Л В — 10-17 см , а си ла С Л В воо б щ е н е ср авн и м а с си ло й Э М В ). И н есм отря н а эти и д руги е кач ествен н ы е п р о ти во п о лож н о сти
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
80
80
м еж д у Э М В и С Л В , взаи м о и склю ч аю щ и е и х , уч ен ы м -ф и зи кам уд ало сь о сущ естви ть м ало е о б ъ ед и н ен и е как си н тез Э М В и С Л В . К ак и каки м о б р азом С ти вен у В ай н б ер гу, А б д усу С алам у и Ш елд о н у Г лэш о у уд ало сь о сущ естви ть этот ед и н ы й си н тез? В ы ш е м ы указали , ч то в о б ы чн ы х ф и зи ч ески х усло ви ях си лы Э М В и С Л В аб со лю тн о н еср авн и м ы , н есо п о стави м ы и н есво д и м ы . П р еж д е всего С . В ай н б ер г, А б д ус С алам и Ш . Г лэш о у тео р ети чески п р ед п о ло ж и ли , ч то в и н ы х (н е о б ы ч н ы х) усло ви ях Э М В и С Л В м о гут б ы ть ед и н о й , о д н о й и то й ж е си ло й , т. е. электро слаб о й си ло й . С и лы Э М В и С Л В о стаю тся р асщ еп лен н ы м и , п ро ти во п о ло ж н ы м и , н еср авн и м ы м и и н есо п о став и м ы м и в об ы чн ы х ф и зи ч ески х усло ви ях , а в и н ы х д р уги х услови ях, т. е. усло ви ях ко н ц ен тр ац и и м ощ н ы х вы соки х эн ер ги й , си лы Э М В и С Л В стан о вятся ср авн и м ы м и , и н е то лько р авн ы м и , н о и то ж д ествен н ы м и . О тсю д а след ует глуб о ки й ф и ло со ф ски й см ы сл: в п р и р о д е и зн ач аль н о сущ ество вала о д н а ед и н ая электро слаб ая си ла, ко то р ая затем уж е в си лу ф и зи ч ески х усло ви й (п о м ер е п охо лод ан и я В селен н о й ) р асщ еп и лась н а д ва п р оти во п о ло ж н ы х ти п а взаи м о д ей стви й — Э М В и С Л В . В аж н о н ам о тм ети ть и з р ассм о трен н о го ф и лосо ф ско го см ы сла: ед и н о е р асщ еп ляется н а п р о ти во п о ло ж н о сти . П р и это м след ует п о д ч ер кн уть, ч то ед и н ая электро слаб ая си ла — это н е п р о сто си н тез си л Э М В и С Л В , а кач ествен н о н о вая ф и зи ч еская р еальн о сть, н есво д и м ая к д вум п р оти во п о ло ж н ы м си лам взаи м о д ей стви й — ЭМ В и СЛВ. С о зд ан и е ед и н о й тео р и и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й В ай н б ер го м , С алам ом и Г лэш о у яви ло сь м ощ н ы м о б н ад еж и ваю щ и м сти м уло м н а п ути о сущ ествлен и я вели ко й м еч ты А . Э й н ш тей н а, Г . В ей ля, О . К лей н а, П . К ап и ц ы и д р . М еч то й всей ж и зн и А . Э й н ш тей н а б ы ла н ео б х од и м ость н ай ти ед и н о е н ач ало в м и р е: о н б ы л глуб о ко уб еж д ен и вер и л, ч то п р и ро д а и зн ач альн о ед и н а, а кач ествен н ы е р азли ч и я в н ей есть р езультат п о ляр и зац и и , р асщ еп лен и я это го и зн ач альн о го ед и н о го : в п о и сках это го ед и н о го н ач ала о н о тд ал сво и п о след н и е тр и д есяти лети я н а п о п ы тку о б ъ ед и н ен и я гр ави тац и и и электром агн ети зм а. Д ля н ас в д ан н ом случ ае н е так важ н о , уд алась эта п о п ы тка и ли н ет, н ам важ н а глуб о кая ф и лосо ф ская вер а А . Э й н ш тей н а в и зн ач альн о е ед и н о е о д н о в м и р е. П р и р о д а ед и н а в сво ей сущ н о сти . Т аки м о б р азо м , ф ор м и р ован и е М ало го о б ъ ед и н ен и я как ед и н о й теор и и электро слаб ы х взаи м од ей стви й яви ло сь п ер вы м об н ад еж и ваю щ и м ш аго м н а п ути о сущ ествлен и я м ечты А . Э й н ш тей н а в п ои сках ед и н о го стро ен и я В селен н о й . С о врем ен н ы й м ето д о ло ги ч ески й п о д хо д к и д ее о б ъ ед и н ен и я зн ач и тельн о о тли ч ается о т Э й н ш тей н о вско го тем , ч то о н осн о вы вается н а тр ех «ки тах ». П ервы й со сто и т в н ео б хо д и м о сти уч ета кван то вой тео р и и , п р еж д е всего кван то вы х ч асти ц и п о лей , ч его А . Э й н ш тей н н е уч и ты вал и н е х отел. В и д и м о , это о б ъ ясн яется д вум я о б сто ятельствам и : 1. А . Э й н ш тей н н е х о тел вер и ть и н е вер и л в ф ун д ам ен тальн о сть и всео б щ н о сть кван то во -п о лево й м атер и и как о сн о во п олагаю щ ей сущ н о сти стро ен и я В селен н о й : кван то во -п о левая м атер и я — о сн о во п о лагаю щ и й «стр о и тельн ы й » м атер и ал стро и тельства зд ан и я В селен н о й . 2. В то ро е о б стоятельство состо и т в том , ч то А . Э й н ш тей н сли ш ком вер и л в ун и вер сальн ость и ф ун д ам ен тальн о сть гр ави тац и и как м атер и ала д ля п о стр о ен и я зд ан и я В селен н о й : у А . Э й н ш тей н а б ы ла глуб о кая вер а во всем о гущ ество сво ей О Т О (о б щ ей тео р и и о тн о си тельн о сти ).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
81
81
В то ро й «ки т», н а ко то ром осн о вы вается со вр ем ен н ы й м етод о ло ги ч ески й п о д хо д к и д ее о б ъ ед и н ен и я, со сто и т во всео б щ ем о хвате и уч ете всех и звестн ы х н ам ти п о в взаи м о д ей стви й , п р еж д е всего яд ерн ы х си льн ы х и слаб ы х взаи м о д ей стви й : о б ъ ед и н и тельн ы й п р о ц есс н ач ался с си н теза слаб ы х и электр ом агн и тн ы х взаи м о д ей стви й в ед и н о й теор и и электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й . А А . Э й н ш тей н яд ер н ы е си лы (С В и С Л В ), ви д и м о, н е хотел п р и зн авать в кач естве ф ун д ам ен тальн о й и о сн ово п о лагаю щ ей ф и зи ч еско й м атери и в стр о ен и и и стр уктурн о й ор ган и зац и и В селен н о й . И так, м ы д о лж н ы п о д ч ер кн уть, ч то со вр ем ен н ы й о б ъ ед и н и тельн ы й п р о ц есс в ф и зи ке и ко см о ло ги и вклю чает д ва и з тр ех ки то в: 1. У ч ет кван тово -п о лево й м атер и и : кван то во -п о левая м атер и я ун и вер сальн а, ф ун д ам ен тальн а и о сн ово п о лагаю щ а как «строи тельн ы й » м ате р и ал д ля п о стро ен и я зд ан и я В селен н о й . 2. В то ро й «ки т» со сто и т в н ео б х од и м о сти ко н струи р о ван и я сам о го зд ан и я В селен н о й : д ля ко н стр уи ро ван и я и з стр о и тельн о го м атер и ала сам о го зд ан и я В селен н о й н ео б х о д и м ы си лы , т. е. ти п ы взаи м о д ей стви й , ко тор ы е уп о р яд оч и ваю т весь «стро и тельн ы й » м атер и ал, со ставляю т о тд ельн ы е б ло ки и о сущ ествляю т ко н стр укти вн ую д еятельн ость п о во звед ен и ю сам о го го то во го зд ан и я В селен н о й : таки х си л н ам и звестн о ч еты ре, ко то р ы е уп ор яд о ч и ваю т весь м и р и сам оор ган и зую т его в структур н о м стро ен и и и эво лю ц и о н н ом сам ор азви ти и — Э М В ,С Л В ,С В и Г В . Т р етьи м «ки то м », н а ко то ром о сн о вы вается со вр ем ен н ы й м етод о ло ги ч ески й п о д хо д к и д ее о б ъ ед и н ен и я в ф и зи ке и ко см о ло ги и , со сто и т в н ео б х од и м о сти уч ета п р о стр ан ства-вр ем ен и : п р о стр ан ство -врем я есть н е то лько каркас, ф о н , т. е. стро и тельн ая п ло щ ад ка, д ля возвед ен и я зд ан и я В селен н о й , о н о есть п о сущ еству «ко н стр укто р», указы ваю щ и й , гд е, как и каки м о б разо м н уж н о во зво д и ть зд ан и е В селен н о й . П о вы р аж ен и ю А . Э й н ш тей н а, п р о стр ан ство -вр ем я п о казы вает, как м атер и и д ви гаться, а м атери я указы вает п р о стр ан ству -вр ем ен и , как и скр и вляться. В се тр и «ки та» — м атер и я, си лы взаи м о д ей стви я, п ро стр ан ство -вр ем я — акти вн ы и и гр аю т ко н стр укти вн ую сам о ор ган и зую щ ую р о ль в возвед ен и и зд ан и я В селен н о й . В это й связи н ам хо ч ется о тм ети ть след ую щ и е о соб ен н о сти п о стро ен и я С . В ай н б ер го м , А . С алам о м и Ш . Г лэш о у ед и н о й теори и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й : 1. К ак и каки м о б р азо м уд ало сь о б ъ ед и н и ть сто ль п р оти во п о ло ж н ы е ти п ы взаи м о д ей стви й , как Э М В и С Л В , р ад и ус д ей стви я и и н тен си вн о сть си л ко то р ы х , н а п ер вы й взгляд , аб со лю тн о н еср авн и м ы и н есо и зм ер и м ы ? Э то уд ало сь со верш и ть б лаго д аря тео р ети ч еском у п р ед сказан и ю автор ам и м асси вн ы х п р о м еж уто ч н ы х векто р н ы х ч асти ц с б о льш и м и м ассам и , о сущ ествляю щ и х слаб ы е взаи м о д ей стви я в вы со ки х эн ер ги ях. Т аки м и ч асти ц ам и п ер ен о сч и кам и слаб ы х взаи м о д ей стви й в вы со ки х эн ерги ях о казали сь тр и м асси вн ы х б о зо н а: W+, W- и Ζ 0 , ко тор ы е б ы ли эксп ер и м ен тальн о о б н ар уж ен ы в Ц Е Р Н е в кон ц е 1 979 г. п о д р уко во д ством и тальян ско го ф и зи ка Р уб и а. З н ач и т, теор ети ч ески п р ед сказан н ы е б озо н ы автор ам и ед и н о й тео р и и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й в 70 -х гг. б ы ли эксп ер и м ен тальн о об н ар уж ен ы в ко н ц е 70 -х и н ач але 80 -х гг. Э то п ерво е. 2. А втор ая зам еч ательн ая о соб ен н о сть в ф о рм ули р ован и и ед и н о й тео р и и электро слаб ы х си л заклю ч ается в и д ее сп о н тан н о го н ар у ш ен и я си м м етр и и : в р езультате
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
82
82
сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и б езм ассовы е голд сто ун о вски е ч асти ц ы (т. е. б езм ассо вы е п р ом еж уто ч н ы е ч асти ц ы : W+, W- и Ζ 0) п р и о б р етаю т м ассы и стан овятся м асси вн ы м и б о зо н ам и , о сущ ествляю щ и м и слаб ы е взаи м о д ей стви я. С и ла сл аб ы х взаи м о д ей стви й в р езультате это го стала ср авн и м о й и со и зм ер и м ой с си ло й Э М В : б лаго д аря том у, ч то п ром еж уто ч н ы е вектор н ы е ч асти ц ы слаб ы х взаи м о д ей стви й стали м асси вн ы м и , си лы Э М В и С Л В стали р еальн о равн ы м и . И м ен н о это р авен ство (т. е. то ж д ество ) си л Э М В и С Л В , тео рети ч ески п р ед сказан н о е автор ам и , яви ло сь о сн о во п о лагаю щ ей и д еей п о стро ен и я ед и н о й теор и и электро слаб ы х си л как си н теза ЭМ В и СЛВ. 3 . Т р етьей зам еч ательн о й о со б ен н о стью п о стр о ен и я ед и н о й электро слаб о й теор и и является сн ач ала теор ети ч еское п р ед сказан и е, а затем эксп ер и м ен тальн о е о б н ар уж ен и е н ей тр альн о го то ка и п ро м еж уто ч н о го н ей тр альн ого б о зо н а — Z0, ко то р ы й яви лся п ер ен о сч и ко м н ей тр альн ы х то ко вы х взаи м о д ей стви й : н ей тр альн ы й , н о о ч ен ь м асси вн ы й б о зо н Z0 есть ч асти ц а-п ер ен о сч и к н ей тр альн ы х то ко вы х взаи м о д ей стви й . Н ей тр альн ы й б о зо н Z0 б ы л о ткр ы т в ко н ц е 7 0 -х гг. н ар яд у с д р уги м и б о зон ам и (д уб ль ве — W+ и W-) в Ц Е Р Н е. (С то и т зд есь отм ети ть, ч то все тр и со зд ателя ед и н о й электро слаб о й си лы — С . В ай н б ер г, А . С алам и Ш . Г лэш оу — стали лаур еатам и Н об елевско й п р ем и и д о эксп ер и м ен тальн о го об н ар уж ен и я тр ех п р ом еж уто ч н ы х ч асти ц — W+, W- и Ζ 0, н асто лько эта теор и я б ы ла вн утр ен н е сам о со гласо ван н о й , н еп р о ти во р еч и во й , кр аси во й , ко гер ен тн ой и , б езусл о вн о, н ео б ы ч н о й , и м ею щ ей ф ун д ам ен тальн ы й см ы сл и зн ач ен и е н а п ути о б ъ ед и н и тельн о го п р о ц есса В ели ко го о б ъ ед и н ен и я, суп ер гр ави тац и и и суп ер си м м етр и и .) К каки м ф и ло со ф ско -м ето д о ло ги ч ески м вы вод ам д о лж н ы м ы п р и й ти и з р ассм о тр ен и я теор и и м алого о б ъ ед и н ен и я, си н тези ровавш ей Э М В и С Л В ? П ервы й вы вод : п р и р од а в своей сущ н о стн о й о сн о ве ед и н а; вто ро й вы во д : ф ун д ам ен тальн о е зн ач ен и е в ф и зи ч еско м п остро ен и и карти н ы м и р а и м еет н е то лько си м м етр и я, н о и принцип сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и : п р и ро д а ан ти н о м и чн а в д и алекти ч еско м со п ряж ен и и си м м етр и и , аси м м етр и и и сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и ; тр ети й вы во д : м ало е о б ъ ед и н ен и е есть ли ш ь п ер вы й важ н ы й ш аг н а п ути д альн ей ш его о б ъ ед и н и тельн о го п р о ц есса, ш аг, весьм а о б н ад еж и ваю щ и й .
А р хи тек тон и к а еди н ой теор и и эл ек тр осл абы х в заи м одей ств и й — SU(2) x U(1) К ак м ы уж е о тм ети ли , тео р и я д о лж н а б ы ть сам о согласо ван н о й . О н а д о лж н а о твеч ать д вум сущ ествен н ы м тр еб ован и ям : во -п ер вы х , о н а д о лж н а б ы ть вн утрен н е со вер ш ен н о й , т. е. н е д о лж н а со д ер ж ать вн утр ен н и х п ро ти вор ечи й (ло ги ч ески х , м атем ати чески х , ф и зи ч ески х , сем ан ти ч ески х и т. д .). И н ы м и сло вам и , все стр уктур н ы е ко м п о н ен ты (п р и н ц и п ы , зако н ы , ко н ц еп ц и и и т. д .) теор и и д о лж н ы н ах о д и ться в сам о со гласован н о м соо тветстви и : то лько в этом случ ае во зм ож н ы теор ети ч ески е п р ед сказан и я и п ро вер ка след стви й , вы текаю щ и х и з д ан н о й теор и и . В о -втор ы х , лю б ая сам о со гласо ван н ая тео р и я (т. е. и сти н н ая, ли ш ен н ая вн утр ен н и х п р оти вор еч и й ) д о лж н а н ай ти сво е о п р авд ан и е в эксп ер и м ен те: это втор о е тр еб о ван и е сам о со гласо ван н о сти теор и и А . Э й н ш тей н н азы вал тр еб о ван и ем вн еш н его о п равд ан и я. З н ач и т, сам осо гласо ван н ая теор и я д олж н а о тв еч ать д вум сущ ествен н ы м тр еб о ван и ям :
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
83
83
1) вн утр ен н его со вер ш ен ства; 2) вн еш н его о п равд ан и я. А теп ер ь в этом ко н тексте р ассм отр и м ед и н ую теор и ю электро слаб ы х взаи м о д ей стви й , со зд ателям и ко то ро й являю тся С ти вен В ай н б ер г, А б д ус С алам и Ш елд о н Г лэш о у в 60 -е гг. п р ош ло го века. С лаб ы е и электро м агн и тн ы е взаи м о д ей стви я — н а п ер вы й взгляд аб со лю тн о н есо вм ести м ы е ти п ы взаи м о д ей стви й : если электро м агн и тн ы е взаи м о д ей стви я п о си ле слаб ее си льн ы х взаи м о д ей стви й , то слаб ы е слаб ее си льн ы х в м и лли о н р аз. К р ом е то го, р ад и ус д ей стви я электро м агн и тн ы х взаи м о д ей стви й б еско н еч ен , в то вр ем я как р ад и ус слаб ы х взаи м о д ей стви й о гр ан и ч и вается вн утр и яд ра в п р ед елах 1 0 17 см . И трети й м о м ен т в р азли ч и и м еж д у электро м агн и тн ы м и и слаб ы м и взаи м о д ей стви ям и заклю чается в том , ч то кван то вая эл ектро д и н ам и ка (К Э Д ) как сам о со гласо ван н ая тео р и я со зд ан а Р . Ф ей н м ан ом , Е . Ш ви н гер ом и С . Т о м он аго й (Я п о н и я), за ч то о н и б ы ли уд о сто ен ы Н об елевско й п р ем и и . Ч то касается теори и слаб ы х взаи м о д ей стви й , то о н а н е б ы ла ещ е сам о со гласо ван н о й . К ако вы ко н кретн ы е тр еб ован и я к реляти ви стско й кван то во й тео р и и , ч то б ы о н а б ы ла сам о со гласо ван н о й ? 1. Т еор и я д о лж н а б ы ть п ер ен ор м и р уем о й . Э то о зн ач ает, во -п ер вы х , ум еть устр ан и ть б еско н еч н о сти , ко то р ы е возн и каю т: устран и ть б еско н еч н ы е зн ач ен и я ф и зи ч ески х вели ч и н теори и , ч тоб ы м о ж н о б ы ло эти вели ч и н ы со п о стави ть с д ан н ы м и эксп ер и м ен та. В о -вто р ы х , ф и зи ч ески е вели ч и н ы д о лж н ы и м еть ко н еч н ы е зн ач ен и я д ля и х п р овер ки с н аб лю д аем ы м и д ан н ы м и эксп ер и м ен та: то лько ко н еч н ы е зн ач ен и я ф и зи ч ески х вели ч и н п р о веряем ы с д ан н ы м и эксп ер и м ен та. 2. З аслу ги авто ро в ед и н о й теор и и электр о слаб ы х взаи м од ей стви й со стоят в то м , ч то эта теор и я является п ер ен ор м и р уем о й , т. е. все ф и зи ч ески е вели чи н ы ее и м ею т ко н еч н ы е зн ач ен и я, и п о это м у о н а (т. е. эта теор и я) со п о стави м а с д ан н ы м и эксп ер и м ен та и п о д твер ж д аем а эксп ери м ен тальн ы м и ф актам и (од н и м и з таки х ф акто в является об н ар уж ен и е в эксп ери м ен те н ей тральн ы х токов в 19 72 г., п р ед сказан н ы х теор и ей Z-б о зо н а). К о гд а ед и н ая тео р и я электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й б уд ет п ер ен ор м и р уем о й ? Т о гд а, ко гд а о н а б уд ет кали б р овоч н о -и н вар и ан тн о й . П оэто м у п р о б лем а кали б ровки является п роб лем о й № 1 п р и п о стр оен и и всех кали б р ово ч н ы х р еляти ви стски х кван то вы х тео р и й п о ля (К Э Д , ед и н ая тео р и я электрослаб ы х взаи м о д ей стви й , К Х Д , Б о льш о е об ъ ед и н ен и е — SU(5) и т. д .): кали б р овка — это п р еж д е всего к ван то ван и е зар яд а, ген ери р ую щ его си лу взаи м од ей стви й , кван тован и е всех си л, п о лей , ч асти ц , как ф ерм и о н ов и б о зо н о в. М ы уж е о тм ети ли в сво ем м есте, ч то теор и ю слаб ы х взаи м о д ей стви й н ельзя сд елать кали б ро во ч н о -и н вар и ан тн о й вн е ее о б ъ ед и н ен и я с электро м агн и тн ы м и взаи м о д ей стви ям и . П оэто м у то лько ед и н ая теор и я электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й является кали б ро во ч н о -и н вар и ан тн о й — SU(2) x U(1). О н а стан о ви тся кали б р о воч н о и н вар и ан тн о й , если си м м етр и я SU(2) x U(1) сп о н тан н о н ар уш ен а: м ех ан и зм о м сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и SU(2) x U(1) является м ех ан и зм , н ай д ен н ы й П и тером Х и ггсо м в Э д и н б ур гско м ун и вер си тете и К и б б ало м в И м п ер ском ко ллед ж е (Л о н д о н ), гд е р аб о тал А б д ус С алам .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
84
84
З н ач и т, ед и н ая теор и я электро слаб ы х взаи м од ей стви й , п о стр о ен н ая С . В ай н б ер го м , А . С алам о м и Ш . Г лэш оу в 6 0 -70-е гг. п р о ш ло го века, является сам о со гласо ван н о й , о твечаю щ ей д вум ф ун д ам ен тальн ы м тр еб о ван и ям Э й н ш тей н а: 1 ) вн утр ен н его со вер ш ен ства; 2 ) вн еш н его о п р авд ан и я. С и м м етри я SU(2) x U(1) сп о н тан н о н ар уш ен а м ех ан и зм ом Х и ггса— К и б б ала: м ех ан и зм Х и ггса— К и б б ала — м ех ан и зм , связан н ы й с ф и зи ч ески м вакуум о м . В результате д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса— К и б б ала ч асти ц ы (как ф ер м и о н ы , так и б о зо н ы ) п ри о б р етаю т м ассу: о соб ен н о важ н о то о б сто ятельство, ч то б о зо н ы W± и Z0 стан о вятся м асси вн ы м и . И м ен н о п оэто м у возм о ж н о б ы ло п о стр о ен и е сам о со гласо ван н о й ед и н о й теор и и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й . Т ако ва ро ль тр и ад ы С Н С , м ехан и зм а Х и ггса — К и б б ала и ф и зи ч еско го вакуум а как б еско н еч н о го и сточн и ка эн ер ги и и , след о вательн о , м ассы . В эп и стем о ло ги ч еском п р о ц ессе п о стр о ен и я ед и н о й тео р и и электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й важ н а ло ги ка п о след о вательн о го р азвер ты ван и я п о н яти й н о ко н ц еп туальн о го ап п ар ата кали б р ово ч н о -и н вар и ан тн ой теор и и : 1) си м м етр и я и ее сп о н тан н о е н ар уш ен и е; 2) м ех ан и зм Х и ггса— К и б б ала; 3) ви р туальн ы й ко н д ен сат ф и зи ч еско го вак уум а как б езд о н н о й п р о п асти ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц (П . А . М . Д и р ак). Т аки м о б р азо м , м ех ан и зм Х и ггса— К и б б ала — од и н и з ф ун д ам ен тальн ы х п р и н ц и п о в об р азо ван и я м ассы и з эн ер ги и ф и зи ч еско го вакуум а: ви ртуальн ы й ко н д ен сат ф и зи ч еско го вакуум а есть б еско н еч н ы й и сто ч н и к эн ер ги и д ля п о луч ен и я м ассы и з ч и сто й эн ер ги и и , в свою о ч ер ед ь, м асса п р евращ ается в эн ер ги ю п о закон у Ε = M0с 2. Т аки м о б р азом , то лько ед и н ая теор и я электро слаб ы х взаи м о д ей стви й является кали б р ово ч н о -и н вар и ан тн ой и п о то м у о н а является п ер ен ор м и р уем о й теор и ей . П ер ен ор м и р уем ая теор и я — тео р и я, ли ш ен н ая б еско н еч н о стей и о б лад аю щ ая ко н еч н ы м зн ач ен и ем ф и зи ч ески х вели чи н , со п о стави м ы х и п ро вер яем ы х д ан н ы м и эксп ер и м ен та. Л ю б ая ф и зи ч еская теор и я в ко н еч н о м сч ете и м еет реальн ы й см ы сл, если ее вели чи н ы п р о вер яем ы и п о д тверж д аем ы эксп ер и м ен тальн ы м и д ан н ы м и . К аки м о б р азо м твор ц ам ед и н о й тео ри и электр о слаб ы х взаи м од ей стви й С . В ай н б ер гу, А . С алам у и Ш . Г лэш о у уд ало сь п о стро и ть ед и н ую тео р и ю кали б р ово ч н о -и н вар и ан тн ой и п о то м у п ер ен ор м и руем о й , о б лад аю щ ей р еальн ы м ф и зи ч ески м см ы слом ? П р еж д е всего , и м уд ало сь п о стр о и ть в об щ ем ви д е кали б р овоч н о -си м м етр и ч н ую теор и ю слаб ы х и электр ом агн и тн ы х взаи м о д ей стви й с ч еты р ьм я п р ом еж уто ч н ы м и вектор н ы м и б о зо н ам и — W± , Z0 и γ: все эти ч еты р е б о зо н а — п ер ен о сч и ки си л взаи м о д ей стви й — б ы ли б езм ассо вы м и . Н уж н о б ы ло р еш и ть клю ч евую п р об лем у ед и н о й теор и и , т. е. и з ч еты р ех кали б рово ч н ы х п ром еж уто ч н ы х б о зо н о в тр и — W± и Ζ 0 б ы ли м асси вн ы м и , ч то б ы эф ф екти вн ы е кон стан ты связи слаб ы х и электро м агн и тн ы х взаи м о д ей стви й б ы ли о д и н аковы м и п р и эн ер ги и 10 0 Г эВ . И м ен н о в р еш ен и и это й клю ч евой п р о б лем ы м ассы п р о м еж уто ч н ы х кали б р ово ч н ы х б азо н о в — W± и Ζ 0 — п р о яви лась ф и ло со ф ская и ф и зи ч еская и н туи ц и я р азум а С . В ай н б ер га и А . С алам а: кали б р ово ч н ая си м м етр и я SU(2)xU(1) ед и н о й тео р и и электро слаб ы х в заи м о д ей стви й д о лж н а сп о н тан н о н ар уш аться и д о лж н о б ы ть д ей стви е м ех ан и зм а Х и ггса— К и б б ала как п р ео б р азо вателя эн ер ги и скаляр н о го кон д ен сата
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
85
85
ф и зи ч еско го вакуум а в м ассы . В р езультате С Н С и д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса — К и б б ала и з ч еты р ех кали б ро во ч н ы х б о зон о в тр и — W± и Z0 — п р и об р етаю т м ассы и стан о вятся м асси вн ы м и , а ф о то н γ о стается б езм ассо вы м . Т о лько в р езультате это го ко н стан ты си л слаб ы х и электро м агн и тн ы х взаи м о д ей стви й , о б усло влен н ы х кали б р ово ч н ы м и вектор н ы м и м асси вн ы м и б о зо н ам и — W± и Ζ 0 — и б езм ассо вы м ф о то н ом , стан о вятся о д и н ако вы м и п р и эн ер ги ях 100 Г эВ : ед и н ая тео р и я электро слаб ы х взаи м о д ей стви й стала кали б р о во чн о -и н вар и ан тн о й и п о то м у п ер ен ор м и р уем о й , т. е. сам о со гласо ван н о й теор и ей , отвеч аю щ ей д вум тр еб ован и ям А . Э й н ш тей н а — тр еб о ван и ям вн утр ен н его соверш ен ства и вн еш н его о п р авд ан и я.
§ 2. Р ек он стр ук ц и я К Х Д (к в ан тов ой хр ом оди н ам и к и ) К в ар к ов ая м одел ь Р и с. 1.8
И так, м ы р ассм о тр ели п роб лем у ун и тар н о й си м м етри и — ун и тар н ы й о ктет и д екап лет. Б ы ло о тм еч ен о , ч то , во -п ервы х , в п р и ро д е, т. е. в м и р е элем ен тарн ы х ч асти ц , сущ ествую т то лько д ва сем ей ства ун и тар н ы х м ульти п лето в — о ктет, со сто ящ и й и з восьм и элем ен тар н ы х ч асти ц , и д екап лет, со стоящ и й и з д есяти элем ен тар н ы х ч асти ц . У д и ви тельн о и стр ан н о весьм а это об стоятельство , н о ф акт о стается ф акто м , ещ е теорети ч ески н е о см ы слен н ы м . В о -втор ы х , б о лее п о д ро б н о ан али зи р уя д екап лет, м ы отм еч али , ч то и м ен н о и сслед о ван и е Г елл -М ан н о м п р и ро д ы д екап лета ун и тар н о й си м м етр и и п р и вело к п р о явлен и ю ф и зи ч еской и м атем ати ческо й и н туи ц и и о квар ках как со ставн ы х суб м и кро ч а сти ц ах стр уктур ы ад ро н о в (p, n и т. д .), т. е. си льн о взаи м о д ей ствую щ и х ч асти ц . В -тр етьи х , за вы д аю щ ееся п р ед сказан и е о сущ ество ван и и о м ега-м и н ус-ги п ер о н а, зап о лн и вш его п усто вавш ее д н о д екап лета, Г елл -М ан н б ы л уд о сто ен Н о б елевской п р ем и и (а н е за п о стро ен и е квар ково й м о д ели ). А теп ер ь п р осто о тм ети м о сн о вн ы е о соб ен н о сти п о стро ен и я кварко во й м о д ели о д н овр ем ен н о и н езави си м о д вум я ф и зи кам и — теор ети кам и Г елл -М ан н ом и Д ж ор д ж ем Ц вей го м . П ерво й н аи важ н ей ш ей о соб ен н о стью п остро ен и я квар ково й м о д ели является, б езусло вн о, и н туи ти вн о е п р о светлен и е экстр аваган тн о й и д еи о д р об н о сти заряд а квар ко в: д ро б н о сть зар яд а квар ко в б ы ла н аи б о лее экстр аваган тн о й и д еей , ставш ей м етод о ло ги ч ески м п р и н ц и п о м ун и ф и кац и и и ап п р о кси м ац и и м и р а ад ро н н ы х ч асти ц , уч аствую щ и х в си льн ы х взаи м од ей стви ях : м атем ати ч ески ч и слен н о е зн ач ен и е д ро б н о сти зар яд а квар ко в со ставляет ± 1/3 и ± 2 /3 . Т ак, у п р ото н а зар яд р авен п лю с ед и н и ц е и , след о вательн о , квар ки , со ставляю щ и е элем ен ты структур ы п р о то н а, д о лж н ы об лад ать таки м и ч и слен н ы м и д роб н ы м и зар яд ам и : 2/3 + 2/3-1/3 = 1.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
86
86
Т ак и квар ки , как со ставн ы е стр уктур н ы е элем ен ты н ей тр о н а, д о лж н ы о б лад ать д ро б н ы м и ч и слен н ы м и зар яд ам и : 1/3 + 1/3 - 2 /3 = О , и м ы зн аем , что зар яд н ей тр о н а р авен н улю , и т. д . М ы н е б уд ем б о льш е п р и вод и ть п р и м ер ы . П р осто о тм ети м , ч то экстр аваган тн о сть и д еи д ро б н о сти зар яд а квар ков как н ео ж и д ан н о сть и н ео б ы ч н ость заклю ч ается в том , ч то всем н ам и звестн ы м зар яд ам (электр и ч ески й , б ар и о н н ы й , леп то н н ы й и т. д .) всегд а б ы ло п р и сущ е ц ело ч и слен н о е зн ач ен и е (1, 0 и т. д .). В сам о м н ач але п о стро ен и я квар ково й м од ели б ы ли и звестн ы тр и квар ка up — и , down — d и strange — s (и — верх , d — н и з, s — стр ан н ы й ). А теп ер ь п о см отр и м о п ять сх ем у ун и тар н о го д екап лета.
Р и с. 1.9
В сам ом верху п о м ещ ается и зо м ульти п лет д ельта-ч асти ц , ко то ры й со сто и т и з вален тн ы х квар ков — и и d, и н е со д ер ж ат ч лен ы это го и зо м ульти п лета д ельтач асти ц стр ан н о го квар ка. А теп ер ь п о см о тр и м н и ж ележ ащ и й и зом ульти п лет си гм ч асти ц , ч лен ы ко торо го уж е со д ер ж ат п о о д н ом у стр ан н о м у квар ку и д ва вален тн ы х квар ка — и и d.+ С п р аш и вается, п о ч ем у и зо м ульти п лет д ельта-ч асти ц н е со д ер ж и т стр ан н ы х квар ко в, а и зом ульти п лет си гм а-ч асти ц со д ер ж и т стр ан н ы е квар ки ? В о -п ер вы х , стр ан н ы й квар к s тяж елее и м асси вн ее, ч ем вален тн ы е квар ки и и d, а во -вто р ы х , и зо м ульти п лет си гм а-ч асти ц тяж елее и м асси вн ее, ч ем и зо м ульти п лет д ельта-ч асти ц , и п оэто м у член ы и зо м ульти п лета си гм а-ч асти ц со д ер ж ат п о о д н ом у стр ан н ом у квар ку. (П р ед сказан и е и о ткры ти е стр ан н ы х квар ков стало вы д аю щ и м ся со б ы ти ем , и б о о н о п од твер д и ло и о б ъ ясн и ло , кром е всего п ро ч его, п ро б лем у сущ ество ван и я п р и н ц и п а си м м етр и и стр ан н о сти , со гласн о ко тор ом у ро ж д ен и е стр ан н ы х ч асти ц п р о и схо д и т п о кан алу си льн ы х взаи м о д ей стви й , а р асп ад — п о кан алу слаб ы х взаи м о д ей стви й .) А теп ер ь сн о ва п о см о тр и м н а ун и тар н ы й д екап лет: н и ж е и зо м ульти п лета си гм а ч асти ц леж и т и зо м ульти п лет кси -ч асти ц , уж е со д ер ж ащ и й п о д ва стр ан н ы х квар ка s. Э то об ъ ясн яется п о тем ж е п р и ч и н ам , ч то и зо м ульти п лет кси -ч асти ц тяж елее и м асси вн ее и зом ульти п лета си гм а-ч асти ц . М ы уж е п и сали , ч то п о м ер е п ро д ви ж ен и я сверх у вн и з р асп о лагаю тся б о лее м асси вн ы е и зо м ульти п леты : во зр астан и е м асси вн о сти , как м ы уж е о тм еч али , и м еет то ч н ое ч и слен н о е зн ач ен и е, ко тор о е р егуляр н о п овто ряется — 1 50 эВ . Э то и м ен н о важ н о е о б стоятельство (зако н ом ер н о е) п о луч ает сво е тео р ети ч еское о б о сн о ван и е и эксп ер и м ен тальн о е п о д тверж д ен и е в об н ар уж ен и и стр ан н ы х квар ков. И так, о б н ар уж ен и е и о ткр ы ти е стр ан н о го квар ка п о д твер д и ли и сти н н о сть ун и тар н о го д екап лета и яви ли сь клю ч евы м м о м ен то м к п о стр оен и ю квар ковой м о д ели . А сей ч ас о вто ро й ф ун д ам ен тальн о й о соб ен н о сти кварко во й м атер и и — это о ее ко н ф ай н м ен те, т. е. о тсутстви и квар ко в в своб од н о м со сто ян и и и веч н о м и х зато ч ен и и вн утр и ад р о н о в, как «в веч н о м р аб стве»: н и кто ещ е н е ви д ел квар ков в сво б о д н о м , вн е ад ро н ов, со сто ян и и . О н и (квар ки ) н ахо д ятся в веч н о м п лен у вн утр и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
87
87
ад ро н о в: все п о п ы тки эксп ер и м ен тальн ого о б н ар уж ен и я своб о д н ы х квар ко в д о си х пор о стаю тся б езусп еш н ы м и . П ро стр ан ствен н ы м «м есто ж и тельство м » сущ ество ван и я квар ко в является «терр и то р и я» м еж д у р ад и усом п р ото н а 10 -13 см и 10-1б см , гд е о н и м о гут, и д ей стви тельн о сво б о д н о , « ж и ть»: за п р ед елам и это й «тер р и тор и и » н и кто и н и когд а и х н е ви д ел. З н ач и т, кон ф ай н м ен т квар ково й м атер и и заклю ч ается в о тсутстви и сво б о д н ы х квар ков. К вар ки н ах о д ятся в веч н о м зато ч ен и и вн утр и стр уктур ы ад р о н о в, как в «тю рьм е», являясь ко м п о н ен там и (элем ен т ам и , ч астям и ) это й стр уктур ы . К о н ф ай н м ен т как ф ун д ам ен тальн ая о со б ен н о сть квар ко во й м атер и и , так ж е как и д ро б н ы й ее зар яд , — н еоб ы ч н ая и сп ец и ф и ч еская осо б ен н о сть квар ково й м о д ели , ко то р ая н ам б ы ла д о си х п о р н еи звестн о й . Н о уч ен ы е ф и зи ки -элем ен тарщ и ки — н ар о д о соб ы й : о н и , п р и д ум ы вая и со зд авая сам ы е н ео б ы ч н ы е, и зо щ рен н ы е м ето д ы и сп о со б ы , ф ор м ы и и д еи ф и зи ч еско го и м атем ати ч еско го, тео р ети ч еско го и эксп ер и м ен тальн о го м ы ш лен и я и и н туи ц и и , п о стоян н о п ро н и каю т в н еи звед ан н ы й и н ео ж и д ан н ы й м и р м атер и и , о ткр ы в ая н ам м и р н ер азгад ан н ы й и таи н ствен н ы й . Н о м ы зн аем , ч то квар ко вы й м и р м атер и и как р еальн о ф и зи ч ески й сущ ествует, н о м ы зн аем п о ка то лько н е н еп о ср ед ствен н о , а ко свен н о, оп о ср ед о ван н о в эксп ер и м ен тальн ы х эф ф ектах , как м ы и з вели ко леп н о го эксп ери м ен та вели ко го Р езер ф ор д а узн али о п р о то н е, как вх од ящ ем в яд ро ато м а: квар ки являю тся стр уктур н ы м и ко м п о н ен там и п р о то н а. О тн ы н е п р отон , как и д р уги е все ад ро н ы , как ч асти ц ы си льн о взаи м о д ей ствую щ и е, н е является элем ен тарн ы м в см ы сле ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц : ф ун д ам ен тальн ы м и ч асти ц ам и являю тся квар ки как суб м и кро ч асти ц ы , п р и н и м аем ы е н ам и как то ч еч н ы е и б есстр уктур н ы е. И так, ко н ф ай н м ен т — уд и ви тельн о е явлен и е в кван то во м м и р е: квар ки н ах о д ятся в п о ж и зн ен н о м заклю ч ен и и вн утр и ад р о н а. И , б езусло вн о, ф и зи ки теор ети ки со д н я о б н ар уж ен и я квар ков ко свен н ы м п утем п ы таю тся п о н ять это т стр ан н ы й ф ен о м ен — кон ф ай н м ен т — и н ай ти тео р ети ч еско е о б ъ ясн ен и е этом у ф акту, сто ль н ео б ы ч н о м у и н ео ж и д ан н о м у: об ъ ясн ен и е ко н ф ай н м ен та н ахо д ят в п р и н ц и п е аси м п то ти ч еско й своб о д ы . В ч ем со стои т су ть аси м п то ти ч еско й сво б о д ы как п р и н ц и п а квар ко во го ко н ф ай н м ен та? О н а со сто и т и з след ую щ и х п о ло ж ен и й . В о -п ер вы х , квар ки как стр уктур н ы е ком п о н ен ты ад р о н о в сущ ествую т н е как сам о сто ятельн ы е суб стан ц и и , а связан ы м еж д у со б о й н и тям и как стр ун ам и , т. е. квар ки связан ы м еж д у соб о й в стр уктуре ад ро н а о п р ед елен н ы м и стр ун ам и . И н ы м и сло вам и , связи квар ко в м еж д у соб о й стр ун н ы е. Зн ач и т, п ервое п р ед п о ло ж ен и е аси м п то ти ч еско й сво б о д ы квар ко во го кон ф ай н м ен та со сто и т в д о п ущ ен и и стр ун н о й м о д ели ко н ф ай н м ен та кварко в: квар ки связан ы м еж д у со б о й н атян уты м и стр ун ам и . В о -втор ы х , квар ки хо тя связы ваю тся м еж д у со б о й эн ер гети ч ески н атян уты м и стр ун ам и , о н и «ч увствую т» себ я сво б од н ы м и в «п ер ед ви ж ен и и » н а терр и тори и в п р ед елах р ад и уса 1 0 -16см . С уть стр ун н ой м од ели заклю ч ается в то м , ч то н а м ало м р ассто ян и и 10 -16 см квар ки сущ ествую т как сво б од н ы е в сво и х «д ей стви ях », а н а б о льш ом р ассто ян и и 10 -13 см п ро и сх од и т сп о н тан н ы й катастро ф и ч ески й ро ст эн ер ги и н атян уто й м еж д у квар кам и стр ун ы . П р и п о п ы тке о д н о го и з квар ко в вы й ти за п р ед елы 10 -13см эн ер гети ч ески н атян утая стр ун а м гн о вен н о о б р ы вается и м ом ен тальн о н а ко н ц ах о б р ы ва стр ун ы п о являю тся квар к и ан ти квар к, и таки м о б р азом сн ова квар ки , связан н ы е стр ун ам и , о стаю тся в веч н ом , п о ж и зн ен н о м заклю ч ен и и вн утр и ад ро н а, как в тю р ьм е, гд е си д ят все п о ж и зн ен н ы е заклю ч ен н ы е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
88
88
Н агляд н ы м п р и м ер ом м о ж ет служ и ть ки н о ф и льм П и тер а У сти н о ва «С п ар так», в ко то ро м в сам ом н ач але ф и льм а п о казы вается кам ен оло м н я, гд е ц еп ям и ско ван н ы е м еж д у со б о й р аб ы р аб о таю т: о н и сво б о д н о п ер ед ви гаю тся в п р ед елах расстоян и я зако ван н ы х ц еп ей . О д н ако как то лько од и н и з р аб ов устр ем и тся д альш е за п ред ел это го р асстоян и я, м о м ен тальн о н атяги вается ц еп ь и н е п ускает р аб а за п р ед елы эти х ц еп ей . Т ак р аб о стается р аб о м в веч н о м р аб стве: квар ки такж е п о стр ун н о й м од ели н ах о д ятся в веч н о м р аб стве вн утр и ад рон а. В этом состо и т ко н ф ай н м ен т квар ково й м атер и и , тео р ети ч еско е о б ъ ясн ен и е ко торо го н а о сн о ван и и принципа аси м п то ти ч еско й сво б од ы п р ед ло ж и ли ам ер и кан ски е ф и зи ки -теор ети ки в 7 0 -е гг. п р ош ло го столети я. И так, м ы отм ети ли д ве ф ун д ам ен тальн ы е о соб ен н о сти п о стро ен и я квар ко во й теор и и : д ро б н о сть зар яд а квар ков и ко н ф ай н м ен т как о тсутстви е сво б о д н ы х квар ков. В -тр етьи х , н аи б о лее ф ун д ам ен тальн о й и д еей квар ко вой тео р и и является п о н яти е ц вет: квар ки об лад аю т ц вето вы м заряд о м (ц вет как п о н яти е н е и м еет н и ч его о б щ его с о п ти ч ески м тер м и н о м ц вет). М ы го во р и м о ц вето во м заряд е как ф ун д ам ен тальн о м п о н яти и квар ково й теори и , п о том у ч то н а сего д н яш н и й д ен ь аб солю тн о со хр ан яю щ и м и ся зако н ам и в ф и зи ке элем ен тар н ы х части ц д ва зако н а сохр ан ен и я: зако н сох р ан ен и я электр и ч еско го заряд а и зако н сох р ан ен и я ц ветово го заряд а. А все о стальн ы е зако н ы сох ран ен и я, б ар и о н н о го , леп то н н ого , м ю о н н о го и т. д . заряд о в ч асто н ар уш аю тся: и х н ельзя сч и тать аб со лю тн ы м и зако н ам и сохр ан ен и я, и б о о н и все н е сохран яю тся и н ар уш аю тся в тех и ли и н ы х п ро ц ессах ф и зи ч ески х взаи м о д ей стви й м еж д у элем ен тар н ы м и части ц ам и . К р ом е то го, п р и п ер ехо д е от квар ково й м о д ели к кван то во й хро м о д и н ам и ке как кван то во -п о лево й кали б р ово ч н о й теор и и квар к -глю он н ы х взаи м од ей стви й п о н яти е ц вет как ф ун д ам ен тальн о е и ун и вер сальн о е леж и т в осн о ван и и ее ф ун д ам ен та: 1) зако н со хр ан ен и я ц ветово го заряд а являю тся аб со лю тн о со хр ан яю щ и м ся зако н ом п р и ро д ы ; 2) сам и квар к-глю о н н ы е взаи м о д ей стви я как си льн ы е — ц ветн ы е взаи м о д ей стви я, ко то р ы е о тли ч аю тся п о си ле и м о щ н о сти о т си льн ы х ад р о н н ы х взаи м о д ей стви й ; 3) п о это м у кван то во -п о левая кали б р ово ч н ая тео р и я кварк -глю о н н ы х взаи м о д ей стви й н азы вается кван то во й хро м о д и н ам и ко й (п о -гр еч ески хр ом о c — ц вет). И так, о со б ен н о стям и п о стро ен и я квар ко во й м о д ели являю тся: 1) д ро б н о сть квар ково го зар яд а; 2) ко н ф ай н м ен т как о тсутстви е своб о д н ы х квар ко в; 3) ц вето во й зар яд .
Л оги к а р ек он стр ук ц и и К Х Д Д альш е м ы р ассм о тр и м К Х Д как кван то во -п о левую кали б р овоч н ую тео р и ю квар к-глю о н н ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й — SU(3)c. (SU(3)c.— сп ец и альн ая гр уп п а си м м етр и и .) 1 . П ер вы й во п ро с, н а ко то ро м м ы д о лж н ы о стан о ви ться, п р еж д е ч ем р ассм о тр еть К Х Д , — это во п ро с о квар ках как ар ом атах : все квар ки н азы ваю тся ар ом атам и и как ар о м аты о н и то ж д ествен н ы , и д ен ти ч н ы . И так, все квар ки как ф ун д ам ен тальн ы е суб м и кроч асти ц ы аро м ати ч н ы : п о аро м ату квар ки то ж д ествен н ы .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
89
89
М ы п р и и ссл ед о ван и и квар ково й м о д ели и м еем д ело то лько с тр ем я квар кам и ар ом атам и : u, d и s (верх — и , н и з — d и стр ан н ы й кварк — s). К н астоящ ем у вр ем ен и в п ри р о д е и звестн ы ш есть кварко в: к тр ем ар ом атам -кваркам — u, d и s — п р и б ави ли сь ещ е тр и , б о лее тяж елы е квар ки -ар ом аты : с, b и t (charm — о ч аро ван и е, bottom — н и з и top — верх , и н о гд а вм есто bottom н азы ваю т b — beauty — п р елесть, а вм есто top — truth — и сти н а). Н а сего д н я н ам и звестн ы ш есть ар ом ати чески х квар ко в — u, d, s, с, b и t. u и d н азы ваю тся вален тн ы м и квар кам и . С о стр ан н ы м квар ко м -аром атом связан о р еш ен и е м н о ги х загад оч н ы х п р о б лем : 1) ар ом ати ч ески й стр ан н ы й квар к м асси вн ее, ч ем вален тн ы е u и d; 2) как м ы ви д ели п р и ан али зе ун и тар н ого д екап лета, и м ен н о стран н ы е квар ки , вхо д ящ и е в со став и зо м ульти п лето в, р еш аю т п ро б лем у ун и тар н о й си м м етр и и как о ктетн о го , так и д екап летн ого м ульти п лето в; 3) сам ы м зам ечательн ы м ф акто м след ует п ри зн ать то т ф акт, ч то в стр уктур у ч асти ц ы о м ега-м и н ус-ги п ер о н а вход ят тр и стр ан н ы х аро м ати ч ески х , т. е. о д и н аковы х , и д ен ти ч н ы х , то ж д ествен н ы х , квар ко в — s, s, s. Н а это м след ует б о лее п од ро б н о о стан ови ться, и б о с п о п ы тко й теор ети ч еско го о см ы слен и я стр уктур н ы х ко м п о н ен тов ч асти ц ы о м ега-м и н ус-ги п ер о н а связан о ко н стр уи ро ван и е п о н яти я ц вета, ко торо е яви ло сь и является о сн о во п о лагаю щ ей и д еей и п р и н ц и п о м п о стро ен и я К Х Д как кван то во -п о лево й кали б р о во ч н о й теор и и квар к -глю о н н ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й — SU(3)с (гд е си м во л с о зн ач ает ц вет). З н ач и т, К Х Д си м во ли ч ески о зн ач ает SU(3)с. М ы вы ш е н ео д н о кр атн о отм еч али , ч то ун и тар н ы й д ек ап лет яви лся клю ч евы м м ом ен том (трам п ли н о м ) п остро ен и я кварко во й м од ели и п ер ех о д а от это й м о д ели к ф о рм и ро ван и ю К Х Д . П о чем у? В чем со сто и т клю ч ево й м ом ен т в п о строен и и К Х Д ? И так, ом ега м и н ус-ги п ер он в сво ей стр уктур е в кач естве ее ком п о н ен то в со д ер ж и т тр и о д и н аковы х ар ом ати ч ески х стр ан н ы х квар ка — s, s, s, аб со лю тн о п р о ти вор еч ащ и х зако н у зап р ета П аули , согласн о тр еб ован и ю ко торо го со вер ш ен н о н ед о п усти м о н али ч и е в о д н о м и том ж е кван то во -м ех ан и ч еско м со стоян и и д вух и б о лее о д и н аковы х, и д ен ти ч н ы х, т. е. си м м етр и ч н ы х , ч асти ц : со зд алась и н тер есн ая п о зн авательн ая и теор ети ко -м етод о логи ч еская си туац и я. С о зд алась какая -то ан ти н о м и ч н ая (т. е. н а п ер вы й взгляд н ер азр еш и м ая п р о ти вор еч и вая) си туац и я: с о д н о й стор он ы , о м ега-м и н ус-ги п ер о н д о лж ен со сто ять и з тр ех аро м ати ч ески х стр ан н ы х квар ков — s, s, s п о всем треб о ван и ям д екап лета ун и тар н о й си м м етр и и , с д р уго й стор он ы , сущ ествует зако н П аули о зап р ете н али ч и я в од н о м и то м ж е кван то во -м ехан и ч еско м со сто ян и и д вух и б о лее о д и н ако вы х , и д ен ти ч н ы х , то ж д ествен н ы х , т. е. си м м етр и ч н ы х, ч асти ц . И вы д аю щ ей ся заслуго й ф и зи ка-теор ети ка О скар а Г р и н б ер га (С Ш А ) является б лестящ ее и элеган тн о е р азр еш ен и е н еразр еш и м о го п р оти вор еч и я м еж д у н али ч и ем тр ех о д и н аковы х аро м атов-квар ко в s, s, s в стр уктур е о м ега-м и н ус-ги п ер о н а и зако н ом зап рета П аули : реш ен и е сам ое п р о сто е, как все ген и альн о е. Г р и н б ер г воо б щ е всем квар ко вы м аро м атам как од и н ако вы м , си м м етр и ч н ы м ч асти ц ам п ри д ал д о п о лн и тельн ую степ ен ь сво б о д ы — ц вет: о д и н ако вы е квар ки -ар ом аты д о лж н ы р азли ч аться п о ц вету — красн о м у, зелен о м у и си н ем у, а ан ти аром аты -ан ти квар ки — п о ан ти ц вету — го луб ом у, р озо вом у и ж елто м у. И н ы м и сло вам и , каж д ы й ар ом атквар к и м еет п р аво н ахо д и ться в о д н ом и з тр ех ц вето вы х со стоян и й : в кр асн ом , в зелен о м , и ли в
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
90
90
си н ем со стоян и и , а ан ти ар ом ат-ан ти квар к — в од н о м и з тр ех ан ти ц вето вы х со сто ян и й — в го луб ом , розо во м и ли ж елто м . С то ч ки зр ен и я ф и ло со ф и и , главн ы й см ы сл гр и н б ер го вско го р азр еш ен и я ан ти н о м и и м еж д у н али ч и ем тр ех о д и н ако вы х аро м ати ч ески х стр ан н ы х ч асти ц в кач естве стр уктур н ы х ко м п о н ен то в ч асти ц ы о м ега-м и н ус-ги п ер о н — s, s, s и зако н о м зап р ета П аули заклю ч ается в том , ч то б лестящ ее и элеган тн о е р еш ен и е гн о сео ло ги ч еско го и ло ги ч еско го п ро ти во р еч и я п ри вело к о н то ло ги и р еальн о го д и алекти ч еско го п ро ти вор еч и я: ар ом ати чески е квар ки р азли ч аю тся п о ц вету. Т очн ее, п р и зн ан и е о н то ло ги и р еальн о го п ро ти во р еч и я яви лось о б ъ екти вн ы м о сн о ван и ем р азр еш ен и я гн о сео ло ги ч еско го и ло ги ч еско го п р о ти во р ечи я: ар о м аты все си м м етр и ч н ы и о н и ж е п о ц вету аси м м етр и ч н ы . О т д и алекти ки п р и р о д ы н и куд а н е д ен еш ься. С лед о вательн о , тр и ар ом ати ч ески х стр ан н ы х кварка — s, s, s — м о гут н ах о д и ться в стр уктур е ч асти ц ы о м ега-м и н ус-ги п ер о н , и б о о н и р азли ч аю тся п о ц вету — кр асн ы й стр ан н ы й кварк — sK, зелен ы й стр ан н ы й квар к — sЗ и си н и й стр ан н ы й квар к — sc. П оэто м у ко н ц еп ц и я ц ветовы х аро м ато в квар ко в ещ е р аз п о д тверд и ла сп р авед ли во сть п р и суж д ен и я Г елл -М ан н у Н о б елевско й п р ем и и за тео р ети ческо е ф и зи ч еско е и м атем ати ческо е п р ед сказан и е стр ан н о й части ц ы о м ега-м и н ус-ги п еро н , зап о лн и вш ей д н о д екап лета ун и тар н о й си м м етр и и . А теп ер ь м ы д о лж н ы о стан о ви ться н а р ассм о тр ен и и п р об лем ы глю о н о в, п р еж д е ч ем п ер ей ти к ан али зу п р и ро д ы и сущ н о сти К Х Д . Г лю о н ы (glue — клей п о -ан гли й ски ) — это п р ом еж уто ч н ы е векто рн ы е ч асти ц ы , ч ер ез п о сред ство кото р ы х о сущ ествляю тся квар к -глю о н н ы е ц ветн ы е взаи м о д ей стви я. Г лю о н ы как п р ом еж уточ н ы е вектор н ы е ч асти ц ы б ы ли о ткр ы ты и о б н ар уж ен ы в р езультате р азр еш ен и я гн о сеоло ги ч еско го и ло ги ч еско го п р о ти вор еч и я: сум м а и м п ульсо в квар ков со ставляла ли ш ь 50 % сум м ы и м п ульсо в п р о то н а, в со став котор о го вхо д ят квар ки . Э то о б стоятельство реальн о п р о ти вор еч и ло зако н у ад д и ти вн о сти , со гласн о тр еб о ван и ю ко то ро го сум м а и м п ульсо в частей д о лж н а соо тветство вать (т. е. д о лж н а б ы ть р авн а) сум м е и м п ульсо в ц ело го . О д н и м сло вом , сум м а и м п ульсо в квар ко в, со д ер ж ащ и хся в п р о то н е как ц ело м , д о лж н а б ы ть р авн а сум м е и м п ульсо в ц ело го , т. е. п р ото н а. О д н ако сум м а и м п ульсо в квар ко в, как м ы отм ети ли уж е, со ставляет ли ш ь 50 % сум м ы и м п ульсо в п р о то н а, п оэтом у во зн и к во п ро с: а куд а д евалась о стальн ая п о ло ви н а (5 0 % ) и м п ульсо в ч астей п ро то н а как ц ело го? З д есь такж е п р о яви лась п р о ф есси о н альн ая и н туи ц и я ф и зи ко в-тео р ети ко в: о стальн ую , н ед о стаю щ ую п о ло ви н у (50 % ) сум м ы и м п ульсо в заб и раю т каки е-то д р уги е ч асти ц ы в п ро то н е как ц ело м . А каки е ч асти ц ы м о гут б ы ть в стр уктур е п ро то н а (ад ро н о в вооб щ е) кр ом е квар ко в? Е стествен н о , ч то в стр уктур е п ро то н а м о гут н ах од и ться кром е кварко в то лько п р ом еж уто ч н ы е вектор н ы е ч асти ц ы — б о зон ы , о сущ ествляю щ и е ц ветн ы е квар ко вы е взаи м о д ей стви я: эти б о зо н ы , ко тор ы е служ ат «склеи ваю щ и м и » кварки ч асти ц ам и , б ы ли н азван ы п о -ан гли й ски глю о н ам и . Т ак б ы ла сф о рм ули ро ван а и д ея о глю о н ах как п ро м еж уто ч н ы х векто р н ы х б о зо н ах, о сущ ествляю щ и х квар к -глю он н ы е ц ветн ы е си льн ы е взаи м о д ей стви я. Г лю о н о в всего во сем ь: 6 и з н и х ц ветн ы е, а о стальн ы е д ва глю о н а — н ей тр альн ы е, т. е. б есц ветн ы е. Т ак б ы ла р азр еш ен а п р о б лем а н ед о стаю щ ей п о ло ви н ы сум м ы и м п ульсо в ч астей : сум м а и м п ульсо в 8 глю о н о в п лю с сум м а и м п ульсо в тр ех кварко в р авн о сум м е и м п ульсо в п ро то н а как ц ело го . Т ак б ы ла во сстан о влен а сп р авед ли вость и н езы б лем ость зако н а ад д и ти вн о сти : о н то ло ги я глю о н ов о п ять ж е р азр еш и ла ло ги ч еско е и гн о сео ло ги ч еско е п ро ти во р еч и е, во зн и каю щ ее в х од е н ауч н о го п о зн ан и я. Л о ги ч ески й
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
91
91
и гн о сео ло ги ч ески й х о д п о стро ен и я квар ко во й м од ели и К Х Д (м ы ещ е б уд ем р ассм атр и вать), д ей стви тельн о , усеян ло ги ч ески м и п ар ад о ксам и и гн о сео ло ги ч ески м и п р оти во р еч и ям и : только р азр еш ая эти п ар ад о ксы и ан ти н о м и и , м ы р асч и сти м п уть д ви ж ен и я н ауч н о го п о зн ан и я и п р о ло ж и м н овую , н еи звед ан н ую д ор о гу д ля п остро ен и я и сти н н о й н ауч н о й теор и и , в то м ч и сле и К Х Д . П о сле введ ен и я о сн овн ы х п о н яти й К Х Д во зн и кает н асто ятельн ая н ео б х о д и м о сть и сслед о ван и я (б езусло вн о , ф и ло со ф ско го) о сн овн ы х п ри н ц и п о в ф ун д ам ен та К Х Д : и х н еско лько , н о вы д ели м и з эти х о сн о вн ы х п р и н ц и п о в о д и н главн ы й , б ез ко тор о го н ем ы сли м о п о стр о ен и е со вр ем ен н ы х ф и зи ч ески х теори й элем ен тарн ы х ч асти ц . П р и этом д ан н ы й главн ы й п р и н ц и п леж и т в о сн о ве н е то лько К Х Д , а и д руги х теор и й . Т аки м главн ы м , леж ащ и м в о сн ован и и ф ун д ам ен та К Х Д , является кали б р ово ч н ы й п р и н ц и п : К Х Д есть теор и я связи м еж д у квар кам и в ад ро н е, о сн о ван н ая н а п р и н ц и п е кали б р о во ч н о й теор и и п ер ен о рм и ро во к (уто ч н ен и е п о н яти я п ер ен ор м и р ово к н и ж е). Б лестящ и м разви ти ем и д ео ло ги и кали б р ово ч н о й теор и и являлась кван товая электро д и н ам и ка, п о стр оен н ая тр ем я вы д аю щ и м и ся ф и зи кам и -тео р ети кам и со вр ем ен н о сти Р . Ф ей н м ан о м , Д ж . Ш ви н гер о м и С . Т о м о н аго й : кван то вая электро д и н ам и ка — б лестящ и й о б разец п ер ен ор м и р уем о й кван то во -п о лево й кали б р ово ч н ой теор и и , вы ч и сляем ы е чи слен н ы е зн ач ен и я которой со гласую тся с эксп ер и м ен тальн о и зм ер яем ы м и вели ч и н ам и , как о тм еч ает акад ем и к Л . Б . О кун ь, д о д евято го зн ака п о сле зап ято й . К ван товая электро д и н ам и ка (К Э Д ) — б лестящ и й этало н н е то лько п о стр о ен и я всех кали б р о во чн ы х теор и й , н о и о б разец п ер ен ор м и р уем о й теор и и , устр ан и вш ей расх од ящ и еся б еско н еч н о сти . И так, ф ун д ам ен тальн ы м и тр еб о ван и ям и кван тово -п о лево й кали б р о во ч н о й теор и и (а К Х Д и м ен н о такая тео р и я) являю тся: 1) п ер ен ор м и р уем о сть как со гласо ван и е м еж д у вы ч и сляем ы м и и эксп ер и м ен тальн о и зм еряем ы м и вели ч и н ам и и о тсутстви е р асх од ящ и х ся б еско н еч н о стей ; 2) б езм ассо вы е п р ом еж уто ч н ы е б о зо н ы (глю о н ы ), ко то р ы е м ассы п о луч аю т в р езультате С Н С как в электро слаб ы х взаи м о д ей стви ях; 3) в о сн ове всех кван то вы х кали б р о во ч н ы х теор и й леж и т гр уп п а си м м етр и и (так, м ы зн аем , что класси ч еская электр о д и н ам и ка М аксвелла п о стро ен а н а гр уп п е ун и тар н о го п р еоб р азо ван и я — U(1), а слаб о е взаи м од ей стви е — н а сп ец и альн о й гр уп п е — SU(2), а ед и н ая теор и я электро слаб ы х взаи м о д ей стви й — н а гр уп п е SU(2) U(1): н и ж е м ы р ассм о тр и м К Х Д как кали б р ово ч н ую теор и ю , о сн о ван н ую н а гр уп п е SU(3)c, гд е SU — сп ец и альн ая гр у п п а, а (3 ) — тр и п лет ц вет квар ка и с — ц вет (п о -ан гли й ски colour). Н и ж е м ы п ер ехо д и м к н еп о ср ед ствен н о м у ан али зу ф и ло со ф ской сп ец и ф и ки К Х Д — SU(3). В ы ш е м ы р ассм отр ели о б щ и е тр еб о ван и я п о стр о ен и я всякой кали б р ово ч н ой тео р и и : п ерен о рм и р уем ость; о тсутстви е ан о м али й ; гр уп п а си м м етр и и и т. д . К ак м ы и зучаем и зн аем о квар ках как стр уктур н ы х ком п о н ен тах ад р о н н ы х ч асти ц , уч аствую щ и х в си льн ы х взаи м од ей стви ях? Г луб о ко н еуп р уго е р ассеян и е леп то н о в (е и ν) н а п р ото н ах и н ей трон ах служ и т и сто ч н и ком и н ф о рм ац и и о р асп р ед елен и и квар ко в во вн утр ен н ей стр уктур е п ро то н а и н ей тр о н а. С вязан н о сть квар ко в вн утр и ад ро н а, и х н ер азд ели м ость д р уг о т д р уга есть ко н ф ай н м ен т. К о н ф ай н м ен т есть ф ун д ам ен тальн о е п о лож ен и е К Х Д о б о тсутстви и сво б о д н ы х квар ков: квар ко в ещ е н и кто н е ви д ел. К ак р еш ается в н асто ящ ее врем я эта п роб лем а? К аково теор ети ч еско е о б ъ ясн ен и е стр ан н о го и весьм а загад оч н о го яв-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
92
92
лен и я — ко н ф ай н м ен та? В н асто ящ ее врем я и м еется в р еш ен и и п роб лем ы ко н ф ай н м ен та д ва п о д х о д а: 1. А си м п то ти ч еская сво б о д а (м ы кр атко уж е ко сн ули сь это й п ро б лем ы ); 2. В то ро й п о д х од — д еко н ф ай н м ен т, т. е. п ревр ащ ен и е кон ф ай н м ен та в д еко н ф ай н м ен т (это п ро б лем а о сво б о ж д ен и я р аб а-квар ка и з р аб ства). С н ач ала о б аси м п то ти ч еской сво б о д е: в отли ч и е о т всех д р уги х взаи м о д ей стви й (С Л В , Э М В и Г В ) си ла п р и тяж ен и я катастр о ф и ч ески р астет с увели ч ен и ем р ассто ян и я м еж д у квар кам и , с ум ен ьш ен и ем р асстоян и я м еж д у н и м и о н и стан о вятся сво б о д н ы м и . В связи с эти м б ы ла сф о р м ули ро ван а в 6 0 -е гг. стр ун н ая м о д ель квар ко в: кварки связан ы м еж д у со б о й стр ун ам и . С увели ч ен и ем рассто ян и я м еж д у квар кам и катастро ф и ч ески й р о ст эн ер ги и п р и во д и т к о б р ы ву стр ун ы м еж д у квар кам и и м ом ен тальн ом у во зн и кн овен и ю н а ко н ц ах о б р ы ва стр ун ы квар ка и ан ти квар ка, ко то р ы е уд ерж и ваю т кварки в связан н о м со стоян и и вн утр и ад р он а: квар ки н ах од ятся в веч н о м р аб стве. В то ро й п о д хо д к р ассм о тр ен и ю кон ф ай н м ен та со сто и т в то м , ч то б ы ко н ф ай н м ен т п р евр ати ть в д еко н ф ай н м ен т: это есть и д ео ло ги я о сво б о ж д ен и я квар ко в-р аб о в и з р аб ства веч н о го . Д еко н ф ай н м ен т связан с ко ллап со м , т. е. сж ати ем вещ ества. Е сли вещ ество п утем ко ллап си р о ван и я, т. е. сж ати я, д о вести д о п ло тн о стей , зн ач и тельн о п р ево схо д ящ и х п ло тн о сть об ы ч н о й яд ерн о й м атер и и , то квар ки и глю о н ы о сво б о ж д аю тся о т со сто ян и я связан н о сти и п р евр ащ аю тся в квар к глю о н н ую п лазм у: в п лазм ен н о м со стоян и и квар ки и глю о н ы н ах од ятся и м огут н ах о д и ться в сво б о д н о м состо ян и и . П ро б лем а коллап са вещ ества (во об щ е м атер и и ) и о б р азо ван и я б еско н еч н ой п ло тн о сти его и и скр и влен н о го п ро стран ства-вр ем ен и — н е ч и сто ф и зи ч еская, н е ч и сто м атем ати ч еская и ли ж е ко см о ло ги ч еская, а п р еж д е всего п роб лем а ф и ло со ф ско го м и ро п о н и м ан и я: о н а есть п р об лем а б ы ти я и н еб ы ти я м атер и и . М ы д о лж н ы о тказаться о т тр ад и ц и о н н о го п о д хо д а к н ей , слу ж и вш его н а п р о тяж ен и и всей м н о го ты сяч н о й и сто ри и ф и ло со ф и и , п р ед м етом ко то ро й всегд а б ы ло и есть б ы ти е, а н еб ы ти е р ассм атр и вало сь вн е ф и ло со ф и и и н ауки : н еб ы ти е сто ль ж е важ н ая ф и ло соф ская категор и я, как и б ы ти е. С о б ствен н о говор я, в ко н тексте и сти н н о й д и алекти ки о н и (т. е. н еб ы ти е и б ы ти е) суть ед и н ы е п р о ти вор еч и вы е сторо н ы р азви ти я м атер и и . М ы в р азви ти и со вр ем ен н о й н ауки , п р еж д е всего ко см о ло ги и и астр о ф и зи ки , ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и м о лекуляр н о й б и о ло ги и и т. д ., н аб лю д аем , к ак и з н еб ы ти я стан о ви тся б ы ти е и сн о ва это ор ган и зован н о е стр уктур и ро ван н ое б ы ти е р асп ад ается, д еф о рм и р уется и р ассеи вается его м атер и я, ч то б ы сн ова и з н еб ы ти я во зн и кло и род и ло сь б ы ти е: суть и сти н н о й д и алекти ки , как уж е о тм еч али и А р и сто тель, и Г егель, н е в б ы ти и и н е в н еб ы ти и , а в и х стан о влен и и . К ак о тм еч ает М . К аку в своей кн и ге «В вед ен и е в теор и ю стр ун », в со вр ем ен н о й ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц во зн и кла н асто ятельн ая н ео б хо д и м о сть о тказаться о т о д н о го и ли н еско льки х п о стулато в, п р и н ц и п о в, п о ч и таем ы х п р ед ставлен и й о п р и ро д е, слож и вш и х ся н а п р о тяж ен и и всей ф и ло со ф и и и н ауки : р еч ь и д ет о н еп р ер ы вн о сти , п р и ч и н н о сти , ло кальн о сти , ун и тарн о сти и то чеч н ы х ч асти ц ах , и д ео ло ги я котор ы х (т. е. то ч еч н ы х ч асти ц ) во схо д и т к гр екам 2500 лет том у н азад . И м ен н о п оэтом у в 60 -70-е гг. и н тен си вн о р азр аб аты вали сь стр ун н ы е м о д ели квар ко в. В о п ро с, н а котор ом след ует о стан о ви ться, — это во п рос о ц ветн ом зар яд е в К Х Д : а) ц ветн ы е квар ки и ц ветн ы е глю о н ы как п р ом еж уто ч н ы е б о зо н ы (б езм ассовы е), о сущ ествляю щ и е взаи м од ей стви я м еж д у к вар кам и ;
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
93
93
б ) сам о п ро стр ан ство , в ко тор ом о сущ ествляю тся взаи м о д ей стви я м еж д у квар кам и п утем о б м ен а глю о н ам и , — ц ветн о е п ро стр ан ство : п о ле, н а ко то ром р азы гр ы вается д р ам а м еж д у квар кам и ч ер ез п о ср ед ство глю о н о в, — ц ветн о е; в) кр асн ы й квар к, п о гло щ ая и и зуч ая глю о н ы , п р евр ащ ается в зелен ы й кварк, ко то р ы й такж е, п о глощ ая и и зуч ая глю он ы , п р евр ащ ается в си н и й квар к: квар ки как ц ветн ы е ар ом аты п о сто ян н о и н еп рер ы вн о и зм ен яю т сво и ц ветн ы е ли ки , н о так как К Х Д кали б р ово ч н ая тео р и я, о н а д о лж н а со хр ан ять ц вето во й зар яд . З ако н со хр ан ен и я ц вето во го заряд а является аб со лю тн ы м , как и закон со хр ан ен и я электр и ч еско го заряд а: в п ри р о д е д ва аб со лю тн ы х закон а со хр ан ен и я — ц вето во го зар яд а и электр и ч еско го заряд а. С лед ую щ и й во п ро с — это п ро б лем а ад ро н и зац и и : как п р о и схо д и т ро ж д ен и е ад ро н о в и з квар ко в? В н асто ящ ее вр ем я н е все ясн о в м ех ан и зм е ад р о н и зац и и , п о это м у м ы п р о сто о б р и суем сх ем ы ро ж д ен и я ад ро н ов (п и -м езо н ы ) и з квар ков. А д р о н ы р о ж д аю тся в ко ллай д ер ах со встр еч н ы м и п уч кам и , ко гд а п р о и сх од ят ло б овы е сто лкн о вен и я ч асти ц и ан ти ч асти ц (е + и е -): и з ан н и ги ляц и и ч асти ц и ан ти ч асти ц р о ж д аю тся квар к и ан ти квар к, ко то р ы е д ви ж утся в п р ям о п р о ти во п о лож н ы х н ап р авлен и ях ц ветово го п ро стр ан ства, т. е. квар к -глю о н н о го ц вето во го п оля, гд е стяги ваю тся квар к и ан ти квар к, о б р азуя ад ро н п и -м езо н как си стем у п ар ы квар к-ан ти квар к: ц ветово е п р о стр ан ство как квар к -глю о н н о е ц ветово е п о ле служ и т ц вето вы м ф о н о м , ко тор ы й н е д ает квар ку и ан ти квар ку, р од и вш ем уся и з вы со ки х эн ерги й ан н и ги ляц и и ч асти ц (е -) и ан ти ч асти ц (е +), р азлететься и стяги вает и х в стр уктуру п и -м езо н а.
Р и с. 1.10. С хем а адр он и зац и и
В м ощ н ы х со вр ем ен н ы х ко ллай д ер ах со встр еч н ы м и п уч кам и с п о м о щ ью м агн и тн ы х п о д уш ек электро н е - и п о зи тро н е + р азго н яю тся д о скор о стей , п р и б ли ж аю щ и х ся к скор ости света, и в о п р ед елен н ы й м ом ен т и в о п р ед елен н о м м есте в коллай д ер е п ро и схо д и т и х ло б о во е сто лкн о вен и е, и в р езультате ан н и ги ляц и и п р о и сх од и т м о щ н ы й клуб ок ко н ц ен тр ац и и эн ер ги и (ф ай лб о л): и з это го ф ай лб о ла р о ж д ается п ар а квар к — ан ти квар к. К вар к и ан ти квар к (q и q-), д ви ж ущ и еся п о ц вето во м у п о лю , как стро и тельн о й п ло щ ад ке, гд е м о н ти р уется д о м , р о ж д аю т ад ро н п и -м езон как си стем у квар ка и ан ти квар ка. Т ак усло вн о м о ж н о п р ед стави ть ад р о н и зац и ю и з квар ко в и ан ти квар ков: ад ро н ы р о ж д аю тся и з квар ков и ан ти квар ко в (б ар и о н ы со сто ят и з тр ех кварко в, а м езо н ы — π , К — и з п ары квар ка и ан ти квар ка). И так: 1. Я д ер н ая м атер и я, стро и тельн ы м и б ло кам и ко тор о й являю тся ад рон ы как си льн о взаи м о д ей ствую щ и е, созд ается квар ко во й м атер и ей : яд ер н ая м атер и я является п р о и зво д н о й о т квар ко во й м атер и и . 2. К вар ки и ан ти квар ки ро ж д аю тся и з ан н и ги ляц и и ч асти ц и ан ти ч асти ц . С лед о вательн о , о п ять м ы ви д и м , ч то главн ы м д ей ствую щ и м ли ц о м во всей это й д р ам е являю тся эн ер ги я, и след о вательн о , м асса:
Ε = т 0с 2. 3. С и льн ы е ад ро н н ы е взаи м о д ей стви я являю тся вто ри ч н ы м и п о о тн ош ен и ю к ц ветн ы м квар к-глю о н н ы м взаи м о д ей стви ям : ц ветн ы е взаи м о д ей стви я н ам н о го п р евосхо д ят п о си ле и и н тен си вн о сти ад ро н н ы е взаи м од ей стви я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
94
94
4. С уть взаи м о д ей стви й м еж д у элем ен тар н ы м и ч асти ц ам и заклю ч ается в со х ран ен и и си м м етр и и : вн е п р и н ц и п а си м м етр и и н ем ы сли м о п о стр о ен и е кал и б р о во ч н о й теор и и . 5. К Х Д — теори я, ко то р ая сум ела с п о м ощ ью ш ести квар ко в (u, d, s, с, b, t) и тр ех ц вето в о п и сать ад ро н н ы й м и р о гро м н ей ш его ко ли ч ества ч асти ц , д о сти гаю щ его б о лее 3 00! Н о ф и зи ки — н ар о д б есп о ко й н ы й , н а этом н е х о тят стави ть то ч ку. И х взор ы , к ак взор ы ф и ло со ф ов-м ы сли телей , всегд а устр ем лен ы вд аль — вы со ко -вы со ко и глуб о ко -глуб о ко : о н и и щ ут всегд а связь вы со ко го с глуб о ки м и , н ао б о ро т, глуб око го с вы со ки м . С ам о е уд и ви тельн о е и п о р ази тельн о е в п р и ро д е квар ко во й м атер и и заклю ч ается в том , ч то о н а п р и н ц и п и альн о п о п р и ро д е отли ч ается о т п р и ро д ы си л электро м агн и тн ы х и гр ави тац и о н н ы х взаи м о д ей стви й , ф ун д ам ен тальн ы м и всео б щ и м ун и вер сальн ы м зако н о м котор ы х является зако н о б ратн о го квад рата р ассто ян и я: си лы гр ави тац и о н н ы х взаи м о д ей стви й , а такж е в о б щ ем си лы электро м агн и тн ы х взаи м о д ей стви й , п о м ер е увели ч ен и я р ассто ян и я м еж д у ч асти ц ам и (т. е. телам и и о б ъ ектам и ), ум ен ьш аю тся, а п р и ум ен ьш ен и и р ассто ян и я м еж д у н и м и п р о и сх од и т резко е возр астан и е си л гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я, а такж е си л электр ом агн и тн о го п р и тяж ен и я (если р азн о и м ен н ы е электр и ч ески е зар яд ы ). С лед о вательн о , си лы грави тац и о н н о го п р и тяж ен и я, д ей ствую щ и е м еж д у ко см и ч ески м и о б ъ ектам и (звезд ы , п лан еты , галакти ки и т. д .), п р и увели чен и и р ассто ян и я м еж д у н и м и р езко ум ен ьш аю тся, а п р и ум ен ьш ен и и рассто ян и я — р езко во зр астаю т. (П о ка м ы оставляем в стор о н е во п р о с о си ле гр ави тац и он н о го о тталки ван и я и о б электр ом агн и тн о м отталки ван и и п р и о д н о и м ен н ом зар яд е.) А теп ер ь п осле о б ъ ед и н ен и я электр ом агн и тн ы х и слаб ы х си л в ед и н о й электро слаб ой м о д ели м о ж н о сч и тать, ч то в п ри р о д е сущ ествую т н е ч еты р е ф ун д ам ен тальн ы е си лы , а тр и : 1) электро слаб ая си ла; 2) си ла гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я; 3) си ла ц ветн ы х кварк -глю о н н ы х взаи м од ей стви й вн утри п р ото н а (во об щ е вн утри всех ад ро н ов). Т ак, п ервы е д ва ти п а си л взаи м о д ей стви й (электро слаб ая и гр ави тац и о н н ая) п о д ч и н яю тся зако н у об р атн о го квад р ата р ассто ян и я, а тр етья си ла — си ла ц ветн ы х м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й вн утр и п р о то н а и н ей тр о н а (воо б щ е ад ро н ов) н е п о д ч и н яется зако н у о б р атн ого квад р ата р ассто ян и я. В это м со сто и т ф ун д ам ен тальн ая о со б ен н о сть (т. е. п ри н ц и п и альн ая сп ец и ф и ка) си л ц ветн ы х взаи м о д ей стви й , р азы гры ваю щ и х ся вн утр и ад рон н о й м атер и и : квар ко вая м атер и я н е п о д ч и н яется зако н у о б р атн о го квад р ата р асстоян и я, а ад ро н н ая м атер и я — п од ч и н яется. П оэто м у ещ е р аз след ует в ф и ло со ф ском и сслед о ван и и си лы си льн ы х взаи м о д ей стви й вн ести ч етко е р азли ч и е м еж д у таки м и п о н яти ям и , как ад р он н ая м атер и я и квар ковая м атер и я. П од ад р о н н о й м атер и ей м ы п о н и м аем : 1) а д ро ны (б ар и о н ы и м езо н ы : п и -м езо н ы и ка-м езо н ы ) (как яд ер н ы е си льн о взаи м о д ей ствую щ и е м еж д у со б о й ч асти ц ы );
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
95
95
2) си лы их взаим одейст вий как яд ер н ы е си лы м еж д у ад рон ам и ; 3) за ряд ы , ген ери р ую щ и е эти яд ер н ы е си лы . А ч то м ы п о н и м аем п о д квар ково й м атери ей ? В о сн овн о м тр и такж е м ом ен та: 1) квар ки и глю он ы ; 2) ц ветн ы е си лы м еж квар ковы х взаи м о д ей стви й ; 3) ц ветн о й зар яд , ген ер и р ую щ и й ц ветн ы е си лы м еж квар ковы х взаи м о д ей стви й . А д р о н н ая м атер и я и квар ковая м атер и я — это д ва соверш ен н о тесн о связан н ы х и вм есте с тем п ро ти во п о ло ж н ы х уровн я стро ен и я ф и зи ч еско й м атер и и вн утр и ато м о в: эти д ва со верш ен н о р азли ч н ы х м и р а м атер и и сущ ествую т ли ш ь вн утр и ато м о в, и з ко то р ы х м ы , уваж аем ы й ч и татель, со сто и м с вам и . К ак м ы уж е п и сали в н аш ей р аб о те, в и сслед о ван и и квар ко вой м атер и и и п о стро ен и и ее тео р и и — кван то во й хр ом о д и н ам и ки — о со б о е м есто зан и м аю т о ткр ы ти я, связан н ы е с эф ф ектам и скей ли н га и ко н ф ай н м ен та и сд елан н ы е ам ер и кан ски м и ф и зи кам и -тео р ети кам и : откр ы ти е в 60 -е гг. Х Х в. эф ф екта скей ли н га связан о с и м ен ам и зам еч ательн ы х уч ен ы х П о ли тц ер а, Г ро сса и В и лч ека, а о ткр ы ти е ко н ф ай н м ен та п р и н ад леж и т такж е трем ам ер и кан ски м ф и зи кам -теор ети кам — К о вуту, В и льсо н у и З уски н д у. Ч то б ы о со зн ать и п о н ять всю сп ец и ф и ч н о сть п р и род ы и сущ н о сть кван то во й х ром о д и н ам и ки как ло кальн о й кали б р ово ч н о й теор и и , н ео б хо д и м о ещ е р аз вер н уться к кр атко м у рассм о тр ен и ю эф ф ектов скей ли н га и ко н ф ай н м ен та, и б о и м ен н о эти эф ф екты являю тся сп ец и ф и ч ески м и п р оявлен и ям и сам о й глуб и н н о й п р и род ы и сущ н о сти квар ково й м атери и , ее си лы взаи м о д ей стви й и ген ер и рую щ его эту си л у зар яд а: ц ветн ая си ла м еж квар ко во го взаи м о д ей стви я ген ер и р уется ц ветн ы м квар ко вы м зар яд о м . М ы такж е в н аш ей р аб о те отм ети ли , ч то теор ети ч еская и н тер п р етац и я эф ф ектов скей ли н га и ко н ф ай н м ен та б ы ла д ан а уч ен ы м и н а о сн ове аси м п тоти ч еско й сво б од ы . Э ф ф ект скей ли н га заклю ч ается в след ую щ и х м ом ен тах : во -п ер вы х , ц ветн ы е си лы м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й н а м алом р ассто ян и и 1 ф ерм и (1 ф ер м и р авн яется о д н о й д есятой д о ле о д н ой м и лли ар д н о й сан ти м етра) п р и б о льш о й эн ер ги и н е связан ы с яд ер н ы м и си лам и м еж д у ад р о н ам и . П оэто м у квар ки н а этом м ало м р ассто ян и и п р и б о льш о й эн ер ги и н ах о д ятся в своб од н о м , н езави си м ом д р уг о т д р уга со сто ян и и . И н ы м и словам и , квар ки с б о льш о й эн ер ги ей н а м ало м р ассто ян и и 1 0 -16см тер яю т ц ветн ы е си лы и , сл ед о вательн о , и сч езает взаи м о д ей стви е м еж д у н и м и : квар ки стан о вятся сво б о д н ы м и . В этом со сто и т п р и н ц и п и альн о е о тли ч и е ц ветн ы х м еж квар ко вы х си л как су б ъ яд ер н ы х си л о т яд ер н ы х си л м еж д у ад ро н ам и : тако во ф ун д ам ен тальн о е о тли ч и е квар ко во й м атер и и о т ад ро н н о й м атери и . М ало то го , ад ро н н ая м атер и я является стр уктур н о и ген ети ч ески п ро д уктом кварко во й м атер и и . В о -втор ы х , квар ки н а м ало м р ассто ян и и п р и б ом б ард и р овке электр о н ам и (и ли н ей тр и н о ) с б о льш о й эн ер ги ей тер яю т сво й со б ствен н ы й ц вето во й зар яд , ген ер и р ую щ и й ц ветн ы е си лы : квар ки тер яю т заряд и п о это м у и сч езаю т си лы и ц ветн о е взаи м о д ей стви е м еж д у квар кам и , а такж е и м еж д у глю о н ам и . Н о, сп раш и вается, п о ч ем у квар ки тер яю т сво й ц вето во й заряд? И н тер есн о о тм ети ть лю б о п ы тн ы й д ля ф и ло со ф ско го разд ум ья ф акт: п р о и схо д и т н и звер ж ен и е зако н а со хр ан ен и я зар яд ов. Т ак, н и звер гн уты со сво его аб со лю тн о го п ьед естала зако н ы сох р ан ен и я б ар и о н н ого и леп то н н ого ч и сел. Д о сам о го п о след н его вр ем ен и сч и тало сь, ч то аб со лю тн ы м и зако н ам и со хр ан ен и я являю тся закон ы со хр ан ен и я электр и ч еско го заряд а и ц вето во го заряд а. Т еп ер ь м ы ви д и м , ч то и ц вето во й
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
96
96
зар яд как аб со лю тн ы й зако н со хр ан ен и я в эф ф екте скей ли н га п о вер ж ен . О с тается то лько о д и н все ещ е зако н аб со лю тн о го сохр ан ен и я — зако н со хр ан ен и я электр и ч еско го зар яд а. П р ои сх о д и т кр уш ен и е ко гд а-то сч и тавш и х ся н езы б лем ы м и и н есо кр уш и м ы м и и сти н : все и сти н ы о тн о си тельн ы (как б ы л п р ав Э р н ест М ах). Н ет аб со лю тн о н есо кр уш и м ы х н ауч н ы х (д а и ф и ло соф ски х ) и сти н : в этом м и ре все отн о си тельн о и все п о д вер ж ен о ги б ели . А ч то о стается аб со лю тн ы м ? Т о лько и то лько од н а м атер и я — эн ер ги я в си н гуляр н о сти как то ч ке б еско н еч н о сти : д аж е п р о стран ство -врем я в си н гуляр н ости как ко ллап си р ован н о й б еск о н еч н о сти и сч езаю т, ч то б ы возро д и ться п р и н о вом Б о льш ом взры ве си н гуляр н о сти : п р о стран ство -врем я р еко ллап си р ует в х о д е н о во го Б о льш о го взры ва. В се сущ ее б ы ти е зави си т о т м атер и и -эн ер ги и . М ы д о лж н ы рад и кальн ы м о б р азом и зм ен и ть сво е ф и ло со ф ско е п ред ставлен и е о м и р е, н аш ей В селен н о й , о м и ро зд ан и и в ц ело м и вы р аб о тать н о вую кар ти н у м и р а, В селен н о й , м и р о зд ан и я: м и р и В селен н ая н аш а во всем м и р о зд ан и и н е о д н о и то ж е. Ф и ло со ф ски й м и р как ц ело стн о е м и р озд ан и е — о д и н , а вселен н ы х в н ем б еско н еч н о е и б есч и слен н о е м н о ж ество . О д н и вселен н ы е р о ж д аю тся и з си н гул яр н ости в р езультате н о во го Б о льш о го взр ы ва, а д р уги е ги б н ут в ко ллап се си н гуляр н о сти . В еч н о й о стается м атер и я-эн ер ги я в си н гуляр н о сти , а все остальн о е, в том ч и сле и н аш а В селен н ая в ц ело м , вр ем ен н о : вр ем я есть ф ен ом ен , ко тор ы й п ож и р ает всех сво и х д етей (Ф . Н и ц ш е). Ф и ло со ф ско е зн ач ен и е и см ы сл скей ли н га закл ю ч ается в н и звер ж ен и и ц вето во го зар яд а как аб со лю тн о го зако н а со хр ан ен и я со сво его н есо кр уш и м о го п ьед естала: квар ки тер яю т сво й зар яд н а м алом р ассто ян и и 10 -16см п р и б о льш и х эн ер ги ях и , след о вательн о , и сч езает си ла м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й . З н ач и т, скей ли н г н е п р о сто зави си т о т б о льш о й эн ер ги и , а такж е от стр уктур ы м ало го п ро стр ан ства-вр ем ен и : зар яд ц вето во й является в ф и ло со ф ском ви д ен и и п р о явлен и ем ф и ло со ф ско й тр и ад ы : м атер и и -эн ер ги и и п р остр ан ства-вр ем ен и . Б ез и зм ен ен и я н аш его п р ед ставлен и я о заряд е как и зм ен ч и во й ф и зи ч еско й вели чи н е н ельзя п о стро и ть н е то лько теор и ю Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я, н о и «тео р и ю всего сущ его » как тео р и ю о б ъ ед и н ен и я всех ч еты р ех ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й н а п лан ко вском м асш таб е ур о вн я эн ерги и 1 0 19Г эВ . П о этом у н ас и н тер есует в ф и ло со ф ско м зн ач ен и и н е сам п о себ е скей ли н г, а в ко н тексте п остр о ен и я Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я и «тео р и и всего »: о тн о си тельн о сть ц вето во го зар яд а в эф ф екте скей л и н га — о д н о и з усло ви й во зм о ж н о сти п о стро ен и я как Б о льш ого о б ъ ед и н ен и я, так и «теор и и всего » — все заряд ы всех ф ун д ам ен тальн ы х взаи м од ей стви й д о лж н ы сли ться в о д и н како й -то ф ун д ам ен тальн ы й , ед и н ствен н ы й зар яд . Т о лько в это м случ ае во зм ож н о сли ян и е всех си л взаи м о д ей стви й в о д н у какую то ф ун д ам ен тальн ую и ед и н ствен н ую си лу взаи м од ей стви й : о д и н ф ун д ам ен тальн ы й зар яд ген ер и рует о д н у ф ун д ам ен тальн ую си лу взаи м о д ей стви я. Т аки м об р азом , в ф и зи ке ч асти ц д о п о след н его вр ем ен и уч ен ы м и сп ец и али стам и сч и тало сь, что в н ей , п о сле н и зверж ен и я зако н о в сохр ан ен и я б ар и о н н ого и леп то н н о го ч и сел, о стаю тся н езы б лем ы м и аб со лю тн ы м и зако н ам и сох р ан ен и я зако н ы сох р ан ен и я электри ч еско го и ц вето во го зар яд о в: ц вет (красн ы й , зелен ы й и си н и й ) м ен яется, а заряд ц вето во й со хр ан яется аб со л ю тн о так ж е, как и электр и ч ески й зар яд . И з эти х д вух аб со лю тн ы х зако н ов сохран ен и я о стается аб со лю тн ы м то лько о д и н — зако н сохр ан ен и я электр и ч еско го зар яд а. Н и ч то н е веч н о п о д С олн ц ем : все отн о си тельн о и и зм ен ч и во.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
97
97
Т ако в ф и ло со ф ски й вы вод , вы текаю щ и й и з и сслед о ван и я и ан али за эф ф екта скей ли н га, о ткр ы то го тр ем я вы д аю щ и м и ся ам ер и кан ски м и ф и зи кам и -тео р ети кам и П о ли тц ер ом , Г ро ссо м и В и лч еко м . А теп ер ь о ч ен ь кр атко и эски зн о о стан о ви м ся н а ф и ло со ф ско м о см ы слен и и и п о н и м ан и и втор о го эф ф екта — эф ф екта ко н ф ай н м ен та как «веч н о го зато ч ен и я» квар ко в вн утр и ад ро н ов: п о м ер е ро ста р асстоян и я м еж д у взаи м о д ей ствую щ и м и квар кам и катастро ф и ч ески р астет си ла ц вето во го п р и тяж ен и я м еж квар ко во го взаи м о д ей стви я. П о ско льку си ла ц вето во го п р и тяж ен и я катастро ф и ч ески р астет, п о м ер е р о ста рассто ян и я м еж д у взаи м о д ей ствую щ и м и квар кам и , квар ки н е м огут «п о ки н уть» п р о стр ан ствен н ы й р ад и ус п р ото н а — 1 (Г 13 см (ад ро н а во о б щ е): и м ен н о п о это м у кварки н е м о гут б ы ть сво б од н ы м и . О н и являю тся «веч н ы м и р аб ам и », н ах о д ясь в «веч н о м р аб стве» вн утр и п р ото н а. К о н ц еп ц и я «веч н о го р аб ства» кварко в н ах о д и т сво е о б ъ ясн ен и е в стр ун н о й м о д ели : п о м ер е катастро ф и ч еско го ро ста р ассто ян и я р азр ы вается м еж квар ко вая стр ун а и н а м есте о б р ы ва п о являю тся кварк и ан ти квар к и з ви р туальн о го вакуум а. Т ак ц ветн ая си ла уд ер ж и вает квар ки в «веч н о м р аб стве» вн утр и ад ро н ов. В этом со стои т ф ун д ам ен тальн ая о со б ен н о сть ц ветово го зар яд а и , след о вательн о , и м ген ер и р уем ой ц вето во й суб ъ яд ер н о й си лы . Т аки м о б р азо м , ко н ф ай н м ен т — о тсутстви е своб о д н ы х кварко в и и х н еви д и м о сть, а скей ли н г — р еальн о сть сво б о д н ы х квар ков н а м алом р ассто ян и и п р и б о льш о й (т. е. вы со ко й ) эн ер ги и . З н ач и т, м ы ви д и м , ч то и ко н ф ай н м ен т, и скей ли н г зави сят от ф ун д ам ен тальн о й ф и ло со ф ско й тр и ад ы : м атер и и -эн ер ги и и п р о стр ан ства-вр ем ен и . В ся эта д р ам а с квар кам и р азы гр ы вается в и х экстерр и тор и и , в п р ед елах от р ад и уса п р о то н а 1 0 -13см д о 10 -16см , гд е квар ки ч увствую т себ я своб о д н ы м и в п ред елах 1 ф ер м и . С то и т зд есь отм ети ть тр и важ н ы х и сущ ествен н ы х м ом ен та. 1. К ак м ы уж е п и сали в н аш ей р аб о те, в сам ую р ан н ю ю эп ох у В селен н о й , ко гд а о н а п о сле Б о льш о го взр ы ва н ах о д и лась в м лад ен ч еско м со сто ян и и , квар ки , д о ко н вер си и и х п р о то н ам и и н ей тр о н ам и , б ы ли сво б о д н ы м и . Т ак, квар ки н е всегд а б ы ли «р аб ам и » и н ах о д и ли сь в «веч н о м р аб стве» вн утр и ад р о н ов: о н и р о д и ли сь сво б о д н ы м и в п ер вы е д о ли секун д ы . А затем в п ервы е 1 00 секун д п осле Б о льш о го взр ы ва п ро и сх од и т ко н вер си я — захват квар ков п р о то н ам и (н ей тро н ам и и д р уги м и ад р он ам и ). 2. П оэто м у уч ен ы е сп ец и али сты п р ед п олагаю т, ч то во зм о ж ен д еко н ф ай н м ен т в со сто ян и и , когд а вещ ество н ах о д и тся в п лазм е. П лазм а — это со сто ян и е вещ ества, ко гд а в ато м ах п р о и зош ел р азр ы в м еж д у яд ром -п р о то н ом и электр о н о м . П лазм а как терм ояд ер н ы е р еакц и и и терм ояд ер н ы й си н тез м о ж ет стать и сто ч н и ком и п р и ч и н о й д еко н ф ай н м ен та. И то гд а м ы уви д и м р аскр еп ощ ен н ы е, сво б о д н ы е квар ки : р аб , п о сло вам Г егеля, стан о ви тся своб о д н ы м го сп о д и н ом . Э то б уд ет о сущ ествлен и е м еч ты С п артака и сп ар тако вц ев в Д р евн ем Р и м е. 3. К вар ки м о гут стать сво б о д н ы м и , ж ертвуя со б о й , как сп ар тако вц ы , и п оро ж д ая д р уги е ч асти ц ы : о н и ж ер твую т со б о й во и м я всео б щ ей сво б о д ы .
Р и с. 1.11
d-квар к п р евращ ается в u-квар к, и о д н овр ем ен н о п ро и сх од и т эм и сси я W-, ко то р ы й р асп ад ается н а электро н е - и электро н н о е ан ти н ей тр и н о
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
98
98
П ро б лем а квар ко в н а сего д н яш н и й д ен ь — сам ая ф ун д ам ен тальн ая, п р ед ставляю щ ая соб о й ф и ло со ф ско -м и р ово ззр ен ч ескую п р о б лем у: р асп ад п р о то н а, ч его тр еб ует теор и я Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я — SU(5), — это н е ч и сто н ауч н ая (т. е. ф и зи ч еская и ли ко см о логи ч еская), а ф и ло со ф ско -м и р о во ззр ен ч еская п ро б лем а. П ро б лем а р асп ад а п р о тон а — это б о льш ая и ф ун д ам ен тальн ая ф и ло со ф ско м и ро во ззр ен ческая п ро б лем а стаб и льн о сти м атер и и , воо б щ е н аш ей В селен н о й , со сто ящ ей и з вещ ества (75 % во д о ро д а и 2 5 % гели я): н аш а В селен н ая п о сво ем у стро ен и ю является кр и сталли ч еско й , а п о сво ей стр уктур е — р асш и р яю щ ей ся, эво лю ц и о н и рую щ ей . К о н ц еп ц и я квар ко во й м атер и и п ро ти вор еч и т закон у Д ем о кр и та, со гласн о ко то ро м у все сло ж н о е д ели м о н а ч асти и сущ ествует п о след н яя м ельч ай ш ая ч асти ц а — ато м как н ед ели м ы й . В о -п ер вы х , п р ото н , со сто ящ и й и з квар ко в как м ельчай ш и х со ставн ы х ч астей , п о ка о стается эксп ер и м ен тальн о н ед ели м ы м н а ч асти : в эксп ер и м ен тах с сам ы м и вы со ки м и (т. е. б о льш и м и ) эн ер ги ям и н е уд ается р асщ еп и ть п р ото н . О н п о ка, н есм о тр я н а теор ети ч еско е п р ед сказан и е о р асп ад е его , о стается стаб и льн ы м . Э ксп ер и м ен т с ц елью р асп ад а п ро то н а оч ен ь сло ж ен и н еи м о в ер н о тр уд ен : в о д н о й то н н е вещ ества со д ер ж и тся 1 0 28 п ро тон о в, и з котор ы х р асп ад о д н о го п ро тон а п р о и сх од и т в теч ен и е 1 0 лет. П о ка м ы н е и м еем н и о д н о го ф акта о р асп ад е п ро тон а, н есм о тр я н а то , ч то во м н о ги х лаб ор ато ри ях м и р а (в И н д и и , Я п о н и и , Е вр о п е и С Ш А ) уч ен ы е сп ец и али сты д есяти лети ям и ставят эксп ер и м ен ты с ц елью о п ы тн о го о б н ар уж ен и я р асп ад а п р отон а. П ро то н уп о р н о «м о лч и т», а квар ки все ещ е о стаю тся н ам «н еви д и м ы м и »: сло ж н ое н е р асп ад ается н а ч асти . В то р ая и д ея зако н а Д ем о кри та заклю ч ается в том , ч то элем ен тар н ое (как атом ) н ед ели м о : ато м н авсегд а о стается н ед ели м ы м атом ом . С ам о е уд и ви тельн о е и п ар ад о ксальн о е заклю ч ается в то м , ч то квар ки м о гут п р евр ащ аться в д р уги е ч асти ц ы — леп то н ы и ад ро н ы (р и с. 1 .1 2).
Р и с. 1.12
Э та сх ем а п о казы вает: 1) b-квар к (тяж елы й ) п р евр ащ ается в с-кварк (такж е тяж елы й ); 2) о д н овр ем ен н о п р о и схо д и т эм и сси я (и злучен и е) W--ч асти ц ы ; 3) W--ч асти ц а в сво ю о ч ер ед ь р асп ад ается н а d-квар к и u-квар к И Л И ж е с-квар к и sквар к.
Р и с. 1.13
В се эти р асп ад ы квар ко в, р ассм атр и ваем ы е н ам и , — р асп ад ы , связан н ы е со слаб ы м и взаи м о д ей стви ям и : в си льн ы х взаи м о д ей стви ях квар ки м ен яю т то лько ц вет, а аро м ат в си льн ы х взаи м о д ей стви ях о стается н еи зм ен н ы м . А р ом ат квар ка и зм ен яется только в слаб ы х взаи м о д ей стви ях . А ром ат как ти п квар ка и зм ен яется в слаб ы х р асп ад ах , а ц вет квар ка м ен яется в си льн ы х взаи м о д ей стви ях .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
99
99
С тр ук тур а — дв и ж ен и е Н аш а В селен н ая как расш и ряю щ аяся суп ер си стем а является п о д ли н н о д и алекти ч ески м ед и н ством аси м м етри и и си м м етр и и : си м м етр и я В селен н о й п о стоян н о и сп о н тан н о (т. е. сам о п ро и звольн о ) н ар уш ается, и н ар уш ен н ая си м м етр и я во сстан авли вается н а н о вом уро вн е вы со ки х эн ер ги й . С и м м етр и я всегд а связан а с ур о вн ем б о лее вы со ки х эн ер ги й , а аси м м етр и я — с б о лее н и зки м уровн ем эн ер ги и . Э во лю ц и я н аш ей В селен н о й (ее ро ж д ен и е и з си н гуляр н о сти в р езультате Б о льш о го взры ва, стан овлен и е ее как ген ер ац и я элем ен тар н ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц н а и н ф ляц и о н н о й ее стад и и , п ер ви ч н ы й н уклео си н тез и р еком б и н ац и я ато м н о яд ер н о й м атер и и и о б р азован и е кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й ) — п о сущ еству ф азо вы й п ер ехо д о т б о лее вы со ко й си м м етри и к б о лее н и зко й си м м етри и : п р о и сх од и т н еп р ер ы вн ы й п р о ц есс см ен ы си м м етр и и аси м м етр и ей и сп о н тан н ы м н ар уш ен и ем си м м етр и и и во сстан о влен и я н ар уш ен н о й си м м етри и м ен ее вы со ко й си м м етр и ей . Т ако ва глуб о кая и ф ун д ам ен тальн ая зако н ом ер н о сть эво лю ц и и В селен н о й . В сам о м о б щ ем см ы сле эта ун и вер сальн ая зако н о м ер н о сть является п р о явлен и ем д и н ам и ки п оряд ка и х аоса: р азви ти е есть д и алекти ка уп о р яд оч ен н о сти и х ао са. П оряд о к как структур н ая уп ор яд о ч ен н о сть п о сто ян н о и си стем ати ч ески х аоти зи р уется. А б ез хао са н ево зм о ж н о сам о уп о р яд о ч и ван и е стр уктур ы н еп р ер ы вн о го д и н ам и ч еского д ви ж ен и я и и зм ен ен и я. П оэто м у х ао с и п о р яд о к — н е р яд о м сто ящ и е и ли п ар аллельн о сущ ествую щ и е ф и зи ч ески е п р о ц ессы , а взаи м о п ро н и каю щ и е и взаи м оо п р ед еляю щ и е ф и зи чески е р еальн о сти : в х аосе сущ ествует п о ряд о к (стр ан н ы е аттр акто р ы Э . Л о рен ц а) и и з хао са во зн и кает уп о р яд о ч ен н ая стр уктур а как д и н ам и ч еско е д ви ж ен и е ее ко м п о н ен то в, взаи м о д ей стви е и х (н ап р и м ер , в стр уктуре атом а, яд р а, ад ро н а и т. д .). А том н ая структур а (н ап ри м ер , вод ород а) п р ед ставляет соб о й н е стати ч еско е со сто ян и е яд р а и ор б и тальн о го электр о н а, а н еп р ер ы вн о е д и н ам и ческо е электро м агн и тн о е взаи м од ей стви е м еж д у электро н ом и яд ро м -п р ото н о м в ато м е во д ор о д а. (Т ако ва ж е си туац и я во всех атом ах элем ен то в: стр уктур а ато м о в есть н еп р ер ы вн о е д ви ж ен и е и взаи м о д ей стви е ее ч астей , ком п о н ен то в.) С тр уктур а яд р а ато м о в такж е п р ед ставляет со б о й н еп р ер ы вн о е и н а п ер вы й взгляд х аоти ческо е д ви ж ен и е и взаи м о д ей стви е д вух п р о ти во п о лож н ы х си л — си л электро м агн и тн о го о тталки ван и я м еж д у п о ло ж и тельн о зар яж ен н ы м и п ро то н ам и и си л яд ер н ы х взаи м о д ей стви й м еж д у п р ото н ом и н ей тр о н о м : стаб и льн о сть стр уктур ы яд р а атом ов о б есп еч и вается п ро ти воб ор ство м эти х д вух си л электро м агн и тн ого о тталки ван и я и яд ер н о го п ри тяж ен и я. Я д ер н ы е си лы , связы ваю щ и е взаи м о д ей стви е м еж д у п р о то н ом и н ей тр о н о м в яд р е ато м а, п р ево схо д ят в 1 0 м и лли ард ов р аз электром агн и тн ы е си лы м еж д у яд ро м и электро н ом в стр уктур е атом а. К вар ко вая стр уктур а ад р он о в н е есть стати ч еская, а д и н ам и ч еская стр уктур а: о н а х ар актер и зуется н еи сто вы м д ви ж ен и ем ц в етн ы х взаи м о д ей стви й м еж д у квар кам и п о ср ед ством п ерен о сч и ков -глю о н о в: ц ветн ы е квар ки , п огло щ ая и и злуч ая глю о н ы , п р евр ащ аю тся в д р уги е ц ветн ы е квар ки (кр асн ы й квар к — в зелен ы й , а зелен ы й — в си н и й и т. д .). П о этом у квар ковая стр уктур а ад р о н о в как д и н ам и ч е ская стр уктур а п ред ставляет соб о й н еп р ер ы вн о е и б езо стан о во ч н о е д ви ж ен и е ц ветн ы х м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й : о н а есть ед и н ство х ао са и п ор яд ка.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
100
100
П оэто м у стр уктур а как д ви ж ен и е и взаи м о д ей стви е ч асти ц (в атом е, яд р е и ад ро н е) есть д и алекти ка п о сто ян н о й см ен ы п о ряд ка х ао сом и , н ао б о ро т, х ао са — п о р яд ком : уп о ряд о ч ен н ая стр уктур а есть эта см ен а п оряд ка и х ао са. И м ен н о п оэто м у эво лю ц и ю В селен н о й м ы р ассм атр и ваем как н еп р ер ы вн ую см ен у х ао са п о р яд ком и п о р яд ка х аосо м : в этом со сто и т со зи д ательн ая ф ун кц и я х ао са. С о зи д ательн ая и д естр укти вн ая ф ун кц и и х ао са п р ед ставляю т со б о й д вули ко го Я н уса: со зи д ан и е является о б ор о тн о й стор о н о й д естр укц и и , а д естр укц и я — о б о ро тн о й сто ро н о й уп о ряд о ч и ван и я. С и м м етр и я как стр уктур а есть п о р яд о к, а сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и — р азр уш ен и е стр уктур ы си м м етр и и как п о ряд ка и со зи д ан и е х ао са, и з ко тор о го ф о рм и р уется н о вая си м м етр и я, м ен ее вы со кая: р езультатом сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я SU(5) является о тщ еп лен и е си лы ц ветн ы х м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й о т си лы электрослаб ы х взаи м о д ей стви й , а сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и электро слаб ы х взаи м од ей стви й п р и во д и т к р асщ еп лен и ю электром агн и тн ы х и слаб ы х си л н а д ва сам о сто ятельн ы х ти п а взаи м о д ей стви й . П оэто м у ро ж д ен и е и стан о влен и е м оло д о й В селен н о й п р ед ставляет со б о й п о стоян н ы й п ер ехо д о т б о лее вы со ко й си м м етр и и к м ен ее вы со ко й си м м етр и и : в о сн о ве это го п ер ехо д а леж и т ф ун д ам ен тальн ая зако н ом ер н о сть п о ряд ка и х аоса. П р и этом суть это й зако н о м ерн о сти п ор яд ка и х ао са заклю ч ается н е в стати ч еско м п о р яд ке и ли в п о лн о м го сп о д стве хао са, а в и х д и н ам и ч еско м ед и н стве и взаи м о о п р ед еляем о сти и х (х ао с н ельзя п о лн о стью и д ен ти ф и ц и р о вать с б есп ор яд ко м : б есп о ряд о к есть м о м ен т х аоса, как и п о ряд о к). Э то сх ем а уп ор яд о ч и ван и я как стр уктуроо б р азую щ его п р о ц есса:
Р и с. 1.14
1. Э то т тр еуго льн и к н е стати ч ески й , а д и н ам и ч ески й тр еуго льн и к, п о казы ваю щ и й п р евр ащ ен и е х ао са в п о ряд о к, а п оряд ка — в б есп о ряд о к, ко то р ы й в свою оч ер ед ь п р евр ащ ается в хао с. 2. Х ао с и б есп ор яд о к н е то ж д ествен н ы : в х ао се есть стр ан н ы й аттр актор как то н кая уп о ряд о ч ен н ая стр уктур а, и вм есте с тем о н есть б есп о ряд о к. Т аки м о б р азом , х ао с есть д вули ки й Я н ус: с о д н о й сторо н ы , о н есть п о ряд о к как стр ан н ы й аттр актор , а с д р угой стор о н ы , о н есть б есп о р яд о к как н еп р ер ы вн ая х аоти зац и я. 3 . П о это м у стр уктур а н е есть стати ч еское стро ен и е ее ч астей , а д и н ам и ч еско е н еп р ер ы вн о е д ви ж ен и е эти х ч астей и и х взаи м о д ей стви й : о п р ед еляю щ и м ф акто м н еп р ер ы вн о й хао ти зац и и ко м п о н ен тов стр уктур ы и ее уп о р яд о ч и ван и я является си ла взаи м о д ей стви й ч асти ц м еж д у со б о й . С и ла взаи м о д ей стви я ч асти ц м еж д у со б о й л еж и т в о сн о ве стр уктур н о й х аоти зац и и и уп о р яд о ч и ван и я стр уктурн о й о р ган и зо ван н о сти : сам осо хр ан ен и е стр уктур ы п р о и сх од и т чер ез ее сам од ви ж ен и е как х ао ти зац и ю и уп о р яд о ч и ван и е ее. Х аоти зац и я п р ед ставляет со б о й д во й ствен н ы й и п р о ти во р еч и вы й п р о ц есс: с о д н о й сторон ы , о н а как б есп ор яд о чн ы й , ап ер и од и ч ески й п ро ц есс — д естр укти вн ы й , д езо р ган и зую щ и й стр уктур н ы е ко м п о н ен ты , а с д р уго й стор о н ы , о н а как п роц есс уп о р яд о ч и ван и я есть ко н стр укти вн ы й , и н н о вац и о н н ы й п р о ц есс. П оэто м у б есп о ряд о к и п о ряд о к есть сущ ествен н ы е м ом ен ты х аоти зац и и . И м ен н о п оэто м у х ао с леж и т в о сн о ве и п о ряд ка,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
101
101
Р и с. 1.15. С хем а хаоти зац и и
и б есп о ряд ка: х ао ти зац и я п р ед ставляет со б о й д вуед и н ы й п р о ц есс н еп р ер ы вн о го взаи м о п р евр ащ ен и я б есп ор яд ка и п оряд ка в уп о ряд о ч и ван и е и сам о сохр ан ен и е стр уктур ы ч ер ез сам о д ви ж ен и е. У п о р яд о ч и ван и е есть п р евр ащ ен и е б есп о ряд ка в п о р яд о к ч ер ез х ао с, а х ао ти зац и я есть п ревр ащ ен и е п ор яд ка в б есп ор яд о к чер ез хао с: х аоти зац и я и уп о р яд о ч и ван и е есть д ве п ро ти во п о ло ж н ы е и взаи м о связан н ы е сторон ы сам о д ви ж ен и я и сам о сох р ан ен и я стр уктур ы . С ам о д ви ж ен и е стр уктур ы есть н еп р ер ы вн ая см ен а уп о р яд о ч и ван и я х аоти зац и ей и х ао ти зац и и уп о ряд о ч и ван и ем ч ер ез х ао с как ед и н ство б есп о ряд ка и п о ряд ка: в этом сло ж н ом и п р о ти во р еч и вом п р о ц ессе п рои сх о д и т сам осо хр ан ен и е стр уктур ы . Д ля сам осохр ан ен и я стр уктур ы м о лекул, со сто ящ и х и з атом ов, н ео б хо д и м а п о стоян н ая см ен а х ао ти зац и и и уп о р яд оч и ван и я: ж и зн ь как стр уктур н ая ор ган и зац и я м о лекул и ато м о в аб со лю тн о н евозм ож н а вн е п о сто ян н о го и веч н о го д ви ж ен и я м о лекул и ато м о в. В н е д ви ж ен и я стр уктур ы м о лекул и атом о в, вн е и х н еп рер ы вн о й х аоти зац и и и уп о р яд о ч и ван и я н ево зм ож н а ж и зн ь: д ля б езо стан о во ч н о го д ви ж ен и я стр уктур ы м о лекул и ато м о в, ее х ао ти зац и и и уп о р яд о ч и ван и я н ео б х о д и м о п о стоян н о е п о ступ лен и е и звн е вы со ко кач ествен н о й эн ер ги и н аш ей свеч и — С о лн ц а. Б ез п о сто ян н о го п о ступ лен и я н а н аш у З ем лю вы со ко кач ествен н ой эн ер ги и н аш ей звезд ы С о лн ц а ж и зн ь как тако вая во о б щ е н ево зм о ж н а — н и ее п о явлен и е н а н аш ей п лан ете, н и ее сущ ествован и е как стр уктур ы м о лекул и ато м о в. Е сли м ы слен н о п р ед стави ть н а м и н утку и сч езн о вен и е н аш ей звезд ы , то в окр уж аю щ ей н ас В селен н о й п о ч ти м гн о вен н о тем п ер атура стан ет 2 70 ° н и ж е н у лево й о тм етки . П р и 270-гр ад усн ом м ор озн ом х о ло д е аб со лю тн о и склю чен о сущ ествован и е ж и зн и как веч н о го д ви ж ен и я стр уктур ы м о лекул и ато м о в. П р и тако й тем п ер атур е н и ж е н уля все м о лекулы и атом ы б уд ут н ах од и ться в «зам оро ж ен н о м » со стоян и и вн е всяко го д ви ж ен и я: о н и п р евр атятся в лед ян о й п ан ц и р ь и б уд ут н ах о д и ться в «засты вш ем » со сто ян и и вн е д ви ж ен и я и хао ти зац и и . К ак м ы вы ш е о тм ети ли , сам о со хр ан ен и е стр уктур ы ато м а, со сто ящ ей и з электро н ов и яд ра, о сущ ествляется чер ез ее сам о д ви ж ен и е как н еп р ер ы вн ы е электро м агн и тн ы е взаи м од ей стви я м еж д у яд ро м и о р б и тальн ы м и электр он ам и , д ви ж ущ и м и ся во кр уг это го яд р а п о стро го стац и о н ар н ы м о р б и там , ко то р ы е являю тся д ля электро н ов как б ы «см и р и тельн ы м и р уб аш кам и ». Е сли б ы электро н ы д ви гали сь вн е сво и х стац и о н ар н ы х ор б и т, п р о и звольн о , то н еи зб еж ен ко ллап с: электро н ран о и ли п о зд н о уп ад ет н а яд р о (п ро то н ) и н еи зб еж ен ко ллап с атом ар н о й м атер и и . С то лкн о вен и е электро н а с п р о то н о м п р и вед ет к ро ж д ен и ю н ей тро н а, ко торы й р асп ад ается н а п ро то н , электро н и электро н н о е ан ти н ей тр и н о : В р езультате тако го ко ллап са ато м как стр уктура д ви ж ен и я о рб и тальн ы х электро н ов вокр уг яд р а и сч езн ет. П оэто м у так п р и н ц и п и альн о важ н а и сущ ествен н а кван то вая атом н ая теор и я Н и льса Б ор а: о н а является ан ти ко ллап си р ую щ ей теори ей , н ап р авлен н о й п р о ти в ко ллап са ато м а как н ей тр альн о й и усто й ч и во й си стем ы р еальн о й атом н о й м атер и и . А то м ы в н ед р ах м асси вн о й звезд ы м о гут б ы ть р азр уш ен ы и д ей ст-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
102
102
ви тельн о р азр уш аю тся п од д ей стви ем и вли ян и ем ч уд о ви щ н о й си лы тяго тею щ ей м атер и и (гр ави тац и о н н о й м ассы ), и то гд а п р о и схо д и т вд авли ван и е электр о н а в яд р о и сто лкн овен и е п р о то н а с электр о н о м . Т аки м о б р азом , атом как стр уктур н о е ед и н ство электро н а и яд ра (п ро то н а) сам о сох р ан яется ч ер ез сам о д ви ж ен и е это го стр уктур н о го ед и н ства: сам о сохр ан ен и е стр уктур ы о сущ ествляется и м о ж ет о сущ ествляться ч ер ез ее сам од ви ж ен и е. Э то — во -п ер вы х . А во -втор ы х , кван то вая п р и ро д а ато м н о й стр уктур ы — ан ти ко ллап си р ую щ ая, п ро ти во д ей ствую щ ая ко ллап су атом ар н о й м атер и и ; в-тр етьи х , в н ед рах м асси вн о й звезд ы , м асса ко то ро й п р ево схо д и т M⊙ в 1 0 и б о лее р аз, н еи зб еж н о разр уш ен и е ато м о в и ко ллап с ато м ар н о й м атер и и : сам о со хр ан ен и е д ви ж ущ ей ся стр уктур ы м атер и и н ахо д и тся в зави си м о сти о т си лы взаи м од ей стви й (С В , С Л В , Э М В и Г В ). Т аки м о б р азом , стр уктур а яд р а — н е п ро сто стро ен и е п р о то н а и н ей тр о н а, а и х взаи м о д ей стви е, о б условлен н о е си льн ой яд ер н о й си ло й . С тр уктур а яд р а — это н еп р ер ы вн ая связь и взаи м о д ей стви е яд ер н ы х си л м еж д у п р ото н о в и н ей тр о н ом . О ткр ы ти е и п р о то н а, и н ей тр о н а и о б н ар уж ен и е м еж д у н и м и си л яд ер н ы х взаи м о д ей стви й п р и н ад леж и т о д н ом у и з вели ки х ф и зи ко в Х Х в. Э рн есту Р езер ф ор д у (н о во зелан д ц у п о п ро и схо ж д ен и ю , р уко во д и телю К авен д и ш ской лаб о ратор и и в К ем б р и д ж е, лаур еату Н об елевско й п р ем и и ): р азор вать яд ер н ы е си лы м еж д у п р о то н ом и н ей тр о н о м о ч ен ь и о ч ен ь тр уд н о . С ам о со хр ан ен и е яд ер н о й стр уктур ы ато м а о б есп еч и вается н еп рер ы вн ы м взаи м о д ей стви ем х аоти зац и и и уп о р яд о ч и ван и я яд ер н ы х си л м еж д у п рото н ом и н ей тр о н о м . С таб и льн о сть стр уктур ы яд р а о б есп еч и вается п о стоян н ой х ао ти зац и ей и уп о р яд оч и ван и ем эти х яд ер н ы х си л: п р о и сх од ят н еп р ер ы вн ая хао ти зац и я и уп о р яд оч и ван и е и х . Я д ер н ы е си лы м еж д у п ро то н ом и н ей тр о н о м являю тся п ро и зво д н ы м и от суб ъ яд ер н ы х (т. е. ц ветн ы х ) си л м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й : яд ер н ы е си лы м еж д у п ро тон о м и н ей тр он о м являю тся о стато ч н ы м п р о явлен и ем си льн ы х ц ветн ы х си л взаи м о д ей стви й м еж д у квар кам и п о ср ед ством глю о н о в.
К в ар к ов ая м атер и я к ак ан ти к ол л ап си р ую щ ая В ы ш е н ам и рассм о тр ен а п ро б лем а стр уктур ы как д ви ж ен и я и взаи м од ей стви я ее ко м п о н ен тов: стр уктур а — н е стати ч еско е стро ен и е ее ч астей , а д и н ам и ч еско е и х д ви ж ен и е и взаи м о д ей стви я, н а п р и м ер е м о лекуляр н о й , ато м арн о й и яд ер н о й м атер и и . В это й связи н ам и б ы ло о тм еч ен о , ч то стр уктур н ое д ви ж ен и е как д и н ам и ч еско е о сн о ван о н а глуб о ко м ед и н стве п р о ц ессов х ао ти зац и и и уп о р яд о ч и ван и я: о н о есть п о сто ян н о е взаи м о д ей стви е х ао са и п ор яд ка. Д ля и сслед о ван и я эти х во п р о со в и д р уги х след ует б о лее п о д ро б н о остан о ви ться н а сп ец и ф и ч ески х о со б ен н о стях п ро б лем ы квар ко вой м атер и и : квар ко вая м атер и я как кван тован н ая н а сего д н яш н и й д ен ь р ассм атр и вается как ко н еч н ая ф ун д ам ен тальн ая ч асти ч н ая м атер и я. С ущ ествует м н ен и е о то м , ч то с квар ково й м атер и ей (т. е. с ко н ф ай н м ен том ) закан ч и вается б ы ти е ч асти ч н о й м атер и и : д альш е н ео б хо д и м о д о п ущ ен и е б о лее ф ун д ам ен тальн о й м атери и , ч ем квар ко вая, — стр ун н о й м атер и и . И н ы м и словам и , с ко н ф ай н м ен том кварко во й м атери и закан ч и вается сущ ество ван и е ч асти ч н о й м атер и и : б ы ти е ч асти ц м атери и закан ч и вается, и н а см ен у ей п р и хо д и т стр ун н ая м атер и я. Ч асти ц ы (как ф ун д ам ен тальн ы е, так и элем ен тар н ы е) являю тся о п ред елен н ы м и со сто ян и ям и ви б р ац и и стр ун н о й м атер и и . П р и этом п од ч асти ч н ы м б ы ти ем м атер и и п о н и м ается и м атер и я суп ер си м м етр и ч н ы х суп ер п ар тн еро в всех ч асти ц .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
103
103
Р и с. 1.16. С уп ер м ул ь ти п л ет-дек ап л ет
Л о ги ка о б ъ ед и н ен и я н ач и н ается с ф ор м ули р о ван и я в 30 -е гг. п р ош ло го (Х Х ) века вели ки м ф и зи ко м совр ем ен н о сти В . Г ей зен б ер гом и д еи и зо топ и ч еско го сп и н а — SU(2) (ко то р ы й н и ч его о б щ его н е и м еет с п о н яти ем сп и н а Д и р ака): со гласн о и зо то п и ч еском у сп и н у п р о то н и н ей тр о н р ассм атр и ваю тся н е как д ве сам о сто ятельн ы е ч асти ц ы , а как д ва со сто ян и я о д н о го и то го ж е н укло н а — N. Ф и зи ч ески м о б о сн ован и ем тако го о б о б щ ен и я является зако н зар яд о во й н езави си м о сти , т. е. си ла яд ер н ы х взаи м о д ей стви й м еж д у п р отон о м и н ей трон ом (п ро то н ом и п р ото н о м , н ей тр о н о м и н ей тр о н о м ) о стается и н вар и ан тн о й . В д альн ей ш ем , в 50 -60-е гг. п р о ш ло го века, н а о сн о ве гей зен б ерго вско й и д еи и зо то п и ч еского сп и н а SU(2) б ы ли сф ор м ули ро ван ы и зо м ульти п леты — си н глет, д уб лет, тр и п лет, квар тет. Н о сам ы м зам еч ательн ы м о б о б щ ен и ем п о зн ан и я н о во го уро вн я м атер и и — квар ко во й м атер и и , леж ащ ей в о сн о ван и и всех ад ро н ов, — яви ло сь п о стро ен и е д вум я вы д аю щ и м и ся ф и зи кам и М ю рр еем Г елл -М ан н о м (С Ш А ) и Ю вело м Н еем ан о м (Т ельА ви в) суп ер м ульти п лета, стр уктур н ы м и ком п он ен там и котор о го являю тся и зо м ульти п леты (о б это м м ы в н аш ей р аб о те уж е д о стато ч н о п и сали , п о это м у зд есь н ет н ео б х од и м о сти п о вторен и я). Д ля ф и ло со ф ско го ан али за К Х Д (кван то во й х ро м о д и н ам и ки ) важ н о о тм ети ть о б щ ее зн ач ен и е суп ер м ульти п лета. В о -п ер вы х , п о зн авательн о -м етод о ло ги ч еско е зн ач ен и е суп ер м ульти п лето в (т. е. о ктета и д екап лета) заклю ч ается в том , ч то о н и стали ф и зи ч ески м о сн о ван и ем д ля вы д ви ж ен и я и д еи квар ко во й м атер и и . А д ро н ы о б лад аю т стр уктуро й , со ставляю щ и м и ко то ро й являю тся квар ки : б ар и о н ы со сто ят и з тр ех квар ков — u, d и s, a м езо н ы — и з п ар ы квар к— ан ти квар к. Т ем сам ы м уд ало сь свести все о гром н о е ко ли ч ество (б олее 3 00) м н о гоо б р азн ы х, р азн оо б р азн ы х ад ро н н ы х ч асти ц к тр ем квар кам и ан ти квар кам . В о -втор ы х , н о сам ы м зам еч ательн ы м и сущ ествен н ы м б ы ло р еш ен и е п р о б лем ы стати сти ки квар ко во й м атер и и О скаром Г р и н б ер гом в 196 4 г. В ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и введ ен и е О . Г р и н б ер гом и д еи ц вета и его тр ех ц ветн о сти яви ло сь п р и зн ан и ем квар ко во й м атер и и как ан ти ко ллап си р ую щ ей : квар ки как ф ер м и о н ы п о д ч и н яю тся зако н у зап р ета П аули , ко то р ы й является зако н ом зап р ета ко ллап са м атер и и . С ам а п о себ е и д ея ц вета как ан ти ко ллап си р ую щ ая и д ея б ы ла вы д ви н ута д ля о б ъ ясн ен и я квар ко во й ц ветн о й п р и ро д ы ч асти ц ы о м ега-м и н ус-ги п ер о н , леж ащ ей н а сам ом д н е д екап лета, со сто ящ ей и з тр ех о д и н ако вы х стр ан н ы х s-квар ко в в о д н ом и то м ж е кван тово -м ех ан и ч еско м со сто ян и и : С уп ер м ульти п лет-д екап лет со сто и т и з ч еты р ех и зом ульти п лето в — квар тета д ельта, тр и п лета си гм а, д уб лета кси и си н глета о м ега-м и н ус-ги п ер о н : 1) квар тет д ельта со сто и т и з д вух ар ом ато в квар ко в и - и d-квар ков б ез стр ан н о го квар ка s; 2) тр и п лет си гм а со д ер ж и т и - и d-квар ки и од и н стр ан н ы й s-квар к;
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
104
104
3) д уб лет кси состо и т и з д вух стр ан н ы х квар ков — s- и и - и d-квар ков; 4) о м ега-м и н ус-ги п ер о н как си н глет со сто и т и з тр ех о д и н ако вы х стр ан н ы х квар ков — s, ч то п ро ти во р еч и т закон у зап р ета П аули , со гласн о ко то ро м у в о д н о м и том ж е кван то во -м ехан и ч еско м состо ян и и н е м о гут н ахо д и ться д ве и б о лее о д и н аковы х ч асти ц ы (т. е. ф ер м и о н ы со сп и н о м 1 /2). М ы уж е п и сали , ч то зако н зап р ета П аули и м б ы л сф о р м ули ро ван ещ е в 19 25 г.: это т зако н П аули в ф и ло со ф ском зн ач ен и и и см ы сл е является ф ун д ам ен тальн ы м ан ти ко ллап си р ую щ и м зако н ом ф и зи ч еско й м атер и и . В это м со сто и т глуб о ко е м и ро во ззр ен ческо е зн ач ен и е зако н а П аули : о н н ап р авлен п р о ти в ко ллап са м атер и и , ее д езор ган и зац и и , д естр уктур и ро ван и я и д егр ад ац и и . И м ен н о п оэто м у м ы сч и таем , ч то ф о рм ули ро ван н ая О скаро м Г р и н б ер го м (С Ш А ) в 6 0 -е гг. п р ош ло го (Х Х ) века и д ея ц вета как ан ти ко ллап си р ую щ ая и д ея стала о сн о во п о лагаю щ ей и д еей , леж ащ ей в сам ом ф ун д ам ен те К Х Д . В си н глете о м ега м и н ус-ги п ер он тр и ар ом ати ч ески х стр ан н ы х квар ка s р азли ч аю тся п о ц вету: s-квар к кр асн ы й , s-квар к зелен ы й и s-квар к си н и й . С лед о вательн о , в си н гл ете о м ега-м и н усги п ер о н м о гут н ах о д и ться тр и аро м ати чески х квар ка, ко то р ы е разли ч аю тся п о ц вету в соо тветстви и с зако н ом зап р ета П аули : о н является ан ти ко ллап си р ую щ и м и зо си н глето м . В н асто ящ ее вр ем я и звестн ы ш есть квар ков (u-, d-, s-, с-, b- и t-квар к). О н и являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и ч асти ц ам и , и з ко торы х состо и т стр уктур а ад ро н о в: квар ки являю тся со ставляю щ и м и стр уктур ы ад ро н о в. П р и р од а д о лж н а б ы ть си м м етр и ч н а: ш ести квар кам си м м етр и ч н о со ответствую т ш есть леп то н о в — е -, ν e, μ , ν μ , τ-леп то н , ν τ. З н ач и т, ф ун д ам ен тальн ы х части ц н а сего д н я н асч и ты вается 12 — ш есть квар ко в и ш есть леп тон о в. О н и о б р азую т п о тр и сем ей ства:
1 u d е νe
2 s с μ νμ
3 B Τ τ-леп тон ντ
С ам о е и н тересн о е, загад о ч н о е и таи н ствен н о е заклю ч ается в то м , ч то о кр уж аю щ ая н ас В селен н ая п о стро ен а и з п ер во го сем ей ства квар ков — и и d и леп то н о в — е и ve: в о сн овн о м вся В селен н ая п о стро ен а и з квар ко в u и d п ер во го сем ей ства и леп то н о в е и ve п ерво го такж е сем ей ства. П о ка о стается н е со всем ясн ы м , «кто заказал о стальн ы е квар ки и леп то н ы , д ля ч его и с како й ц елью ?», — м ы м о ж ем то лько во п р ош ать. П ро б лем а квар ково й ц ветн о й м атер и и и ее кали б ро во ч н о й тео р и и К Х Д п р ед ставляет со б о й о со б ы й ф и ло со ф ски й и н тер ес и см ы сл, п о этом у о н а стала п р ед м етом всестор о н н его ф и ло со ф ского и сслед о ван и я и о см ы слен и я: квар ко вая м атер и я как ц ветн ая является н е то лько ф ун д ам ен тальн о й , н о и сп ец и ф и ч еско й , о тли ч н о й о т о стальн ы х ф ор м м атер и и как атом ар н о й , яд ер н о й , электро м агн и тн ой , а такж е и о т гр ави тац и о н н о й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
105
105
К вар ко вая м атер и я х ар актер и зуется след ую щ и м и сп ец и ф и ч ески м и осо б ен н о стям и : 1) 2) 3) 4) 5)
она — она — она — она — она —
аро м ати ч еская; ц ветн ая; ко н ф ай н м ен тн ая; скей ли н го вая м атер и я; стр ун н ая.
И з эти х п яти важ н ей ш и х и сущ ествен н ы х о со б ен н о стей осн о во п о лагаю щ ей сущ н о стн о й п р и ро д о й кварко во й м атер и и является ц ветн ая ее п р и ро д а, а о стальн ы е о соб ен н о сти являю тся так и ли и н ач е о п р ед елен н ы м и асп ектам и п ро явлен и я ц ветн о й сущ н о сти квар ково й м атери и . С п р аш и вается, в ч ем заклю ч ается о сн о во п о лагаю щ и й ф и ло соф ски й см ы сл квар ко во й ц ветн о й м атер и и ? О н заклю ч ается в ан ти ко ллап си р ую щ ей ее п р и р од е. К вар ко вая м атер и я как ц ветн ая является ун и вер сальн о й и ф ун д ам ен тальн о й ан ти ко ллап си р ую щ ей , п р оти во сто ящ ей и п ро ти во д ей ствую щ ей ко ллап си р ую щ и м си лам м атер и и , п р еж д е всего гр ави тац и и . П р и ц ело стн о м р ассм о трен и и К Х Д как кали б ро воч н о й ц ветн ой теор и и ее сер д ц еви н о й является ц вет как ц вето вой зар яд , ген ер и р ую щ и й ц ветн ы е (то ч н ее, тр ех ц ветн ы е и тр ех ан ти ц ветн ы е) си лы м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й : ц вето во й зар яд ген ер и рует ц ветн ы е си лы м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й . П о аро м ату все квар ки си м м етр и ч н ы , т. е. о д и н ако вы , и д ен ти ч н ы , то ж д ествен н ы : аро м ати ч еская си м м етр и я квар ко в н е является и н е м о ж ет б ы ть защ и то й кварко в от и х коллап са (м ы ви д ели , как ар о м ати ч еская си м м етр и я трех стр ан н ы х sss-квар ко в в си н глете о м ега-м и н ус-ги п ер о н п р о ти вор еч и т зако н у зап рета П аули и н еи зб еж ен и х ко ллап с). П оэто м у п р и д ан и е О скаро м Г р и н б ер го м д о п о лн и тельн о й степ ен и сво б о д ы квар кам яви ло сь ф и ло со ф ски м о см ы слен и ем и о созн ан и ем ан ти ко ллап си р ую щ ей сущ н о сти квар ково й м атери и во о б щ е. В ф и ло со ф ско м асп екте ц вет как ц ветово й зар яд , ген ер и р ую щ и й ц ветн ы е си лы , — устан о влен и е р еальн о го р азли ч и я м еж д у си м м етр и ч н ы м и ар ом ати чески м и кваркам и : ар ом ати ч еская си м м етр и я квар ка н ар уш ается сп о н тан н о б о лее глуб о ко й и ф ун д ам ен тальн о й ц ветн о й си м м етр и ей . П р и всех х ао ти ч ески х ц ветн ы х м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви ях , в их взаи м о п р евр ащ ен и ях и взаи м о п оро ж д ен и ях п утем и злуч ен и я и п о гло щ ен и я ц ветн ы х глю о н о в закон ц вето во го зар яд а сохр ан яется. К о н ц еп ц и ю ко н ф ай н м ен та сф ор м ули ро вали Д ж о н К о гут, К ен ет В и льсо н и Л ео н ар д З уски н д (все — С Ш А ): о н и д ля о б ъ ясн ен и я ко н ф ай н м ен та п р ед п о лож и ли п р и н ц и п аси м п то ти ч еско й сво б о д ы , суть ко торо й заклю ч ается в то м , ч то с ро сто м р ассто ян и я м еж д у квар кам и катастроф и ч ески р астет си ла и х п р и тяж ен и я, а с п р и б ли ж ен и ем к р ад и усу п р о то н а 10 -13 см м о м ен тальн о о б р ы вается струн а, связы ваю щ ая квар ки , и н а ко н ц ах об р ы ва стр ун ы п оявляю тся квар к и ан ти квар к: тако ва п р и р о д а ц ветн ы х си л, связы ваю щ и х квар ки м еж д у со б о й . К аки е ж е ф и ло со ф ски е р азм ы ш лен и я н аво д и т ко н ф ай н м ен т К о гута, В и льсо н а и З уски н д а? О н н аво д и т н а след ую щ и е ф и ло со ф ски е р азд ум ья. 1 . Н е является ли ко н ф ай н м ен т ко н ц о м сущ ество ван и я ч асти ч н о й м атер и и как тако во й , т. е. ко н ц ом д и скретн о й м атер и и в ви д е ф ун д ам ен тальн ы х и элем ен тар н ы х ч асти ц ? В сам о м д еле, д ва класса ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц — квар ки и л еп то н ы —
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
106
106
взаи м о п ер ех од и м ы п р и б о льш и х эн ер ги ях 10 Г эВ в р ам ках Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я, и , след о вательн о , о н и н е являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и суб стан ц и ям и м атер и и : п о н яти е суб стан ц и я тер яет всяки й реальн ы й ф и зи ч ески й см ы сл. Н аступ и л кон ец б ы ти я ч асти ц м атер и и , и н аступ ает эп ох а ф ун д ам ен тальн о й суп ер стр ун ы , во зб уж д ен н ы м и со сто ян и ям и ви б р ац и и ко торо й являю тся ч асти ц ы : ч асти ц ы являю тся п рои зво д н ы м и ф ен о м ен ам и ви б р ац и и ф ун д ам ен тальн о й суп ер стр ун ы , как си м ф о н и ческая м узы ка вели ки х ко м п о зи торо в — Б ах а, Б етх овен а, М о ц ар та, Ч ай ко вско го и м н о ги х д р уги х — является сло ж н ы м ко м п лексо м ви б р ац и и сам ы х р азли ч н ы х п о и н то н ац и и и тем б ру звуко в и звуко вы х ко леб ан и й : ко леб ан и я и ви б р ац и и о д н о й ф ун д ам ен тальн о й суп ер стр ун ы твор ят п р екр асн ы й и н еп о вто р и м ы й м и р сам ы х р азн о об р азн ы х и м н о го о б р азн ы х ч асти ц м атер и и , как звуко вы е ко леб ан и я и ви б р ац и и тво рят со верш ен н ы й м и р м узы ки . 2. К о н ф ай н м ен т н аво д и т н а ф и ло со ф ски е р азм ы ш лен и я о ко н ц е б еско н еч н о й р егр есси и все м алы х и м алы х стр уктур , т. е. о ко н ц е б еско н еч н о й д ели м о сти м атери и . В сем и звестн о , ч то д ем о кр и товски й ато м и зм б ы л п р и зван о стан о ви ть д ур н ую б еско н еч н о сть д ели м о сти м атер и и : атом б ы л н ед ели м . Д альш е ато м а н ет м атери и : в ато м е заверш ает сво й п уть д ели м о сть м атер и и . 3. К о н ф ай н м ен т завер ш ает п р о ц есс н еп рер ы вн о й и б еско н еч н о й регр есси и д ели м о сти м атер и и : ф ун д ам ен тальн ая суп ер стр ун а в ф и ло со ф ско м в и д ен и и есть п о б ед а во лн о п о д о б н о й ф и зи ч еско й р еальн о сти н ад кор п ускуляр н о й п р и род о й м атер и и . К о р п ускуляр н о -во лн ово й д уали зм зам ен яется суп ер стр ун о й как ф ун д ам ен тальн о й во лн о п од о б н о й ф и зи ч еско й р еальн о стью . А теп ер ь в ф и ло со ф ско м ракур се р ассм о тр и м п ро б лем ы скей ли н га: ко н ц еп ц и я скей ли н га б ы ла р азр аб о тан а такж е тр ем я ам ер и кан ски м и ф и зи кам и Д ж о н ом Г ро ссо м , Д ж о н ом П о ли тц ер ом и Ф рэн ко м В и лч еком . Е щ е р аз след ует п о д ч ер кн уть, ч то и ко н ф ай н м ен т, и скей ли н г — о со б ы е ф ен о м ен ы п ро явлен и я сп ец и ф и ч еско й сущ н о стн о й п р и ро д ы квар ко во й м атер и и как кали б р ово ч н ой ц вето во й м атер и и : сущ н о стн о й п р и ро д о й квар ково й м атер и и является ее ц вето вая сущ н ость. К о н ф ай н м ен т и скей л и н г — д ве стор он ы о д н о го п р оявлен и я ц вето во й си лы м еж квар ко вьгх взаи м од ей стви й . К он ф ай н м ен т связан с катастро ф и ч ески м увели ч ен и ем ц вето во й си лы , связы ваю щ ей квар ки м еж д у со б о й , с р о стом р асстоян и я м еж д у н и м и , а скей ли н г (П о ли тц ер а, Г р о сса и В и лч ека) о зн ач ает, ч то п р и м ало м р ассто ян и и 10 -16см (р ад и ус п р ото н а р авен 10 -13см ) и п р и оч ен ь вы со ки х эн ерги ях си ла ц ветн о го п р и тяж ен и я м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й катастроф и ч ески уб ы вает и и сч езает взаи м о д ей стви е м еж д у квар кам и : квар ки стан о вятся н а м ало м р ассто ян и и 10-16см сво б од н ы м и . О н и сво б о д н ы и н езави си м ы д руг о т д р уга. О н и сво б о д н ы в р ад и усе 10 -16см , н о о т веч н о го р аб ства вн утр и ад ро н а о н и н е сво б о д н ы и н и ко гд а н е м о гут о сво б од и ться о т это го веч н о го р аб ства. С лед о вательн о , ко н ц еп ц и и ко н ф ай н м ен та (Д . К о гут, К . В и льсо н и Л . З уски н д ) и скей ли н га (Д . П о ли тц ер , Д . Г р о сс и Ф . В и лч ек) б ы ли тео рети ч ески о б ъ ясн ен ы н а о сн о ве тео р и и аси м п тоти ч еско й сво б о д ы . 1 . С тр елка № 1 (см . р и с. 1.17 ) — это сам ая важ н ая стр елка, п о казы ваю щ ая сущ н о сть и н азн ач ен и е тр ех ц ветн ы х м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й : как о тм еч ает Ш елд о н Г лэш о у, суть трех ц ветн ы х м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й заклю ч ается в то м ,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
107
107
ч то б ы ад р о н б ы л б елы м , т. е. б есц ветн ы м . В се кварки — ц ветн ы е, а ад ро н ы — б есц ветн ы е: яд ер н ы е си лы м еж д у п ро то н ом и н ей тр о н о м (ад р о н ам и воо б щ е) являю тся п р о и звод н ы м и о статкам и си льн ы х ц ветн ы х си л м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й .
Р и с. 1.17
2. В то р ая стр елка № 2 и тр етья стрелка № 3 п о казы ваю т глуб о кую п р о ти вор еч и вую п р и ро д у сущ н о сти ц ветн о й квар ко вой м атер и и : о н а заклю ч ается в н ер азр ы вн о й д и н ам и ке Б о льш о го и м алого , т. е. как м ало е стан о ви тся б о льш и м и б о льш о е — м алы м . М алое и б о льш о е в м и р е ц ветн ы х квар ко в н е н ах о д ятся в р авн од уш н о м и о тч уж д ен н о м со сто ян и и , а, н ао б о ро т, о н и взаи м о п ер ехо д и м ы и взаи м о п р евр ащ аем ы . 3. Ч етвер тая стр елка № 4 п о казы вает, как б о льш о е и сч езает в м ало м : в скей ли н ге п р о и схо д и т д еко н ф ай н м ен т. Д еко н ф ай н м ен т — о сво б ож д ен и е ц ветн ы х р аб о в-квар ко в о т р аб ства в м алом (10 -16 см ). О д н ако сво б о д н ы е р аб ы -сп ар тако вц ы , п р и п о п ы тке и х вы й ти за п р ед елы п р о то н а (ад ро н а) и о сущ естви ть п о лн о е о сво б о ж д ен и е о т веч н о го раб ства, ко н ч аю т од н и свою ж и зн ь н а ви сели ц ах , а д р уги е п о п ад аю т ещ е в б о лее н евы н о си м о е вечн о е р аб ство : тако вы суд ьб а и ц ен а ж и зн и ц ветн ы х р аб о в-квар ков. П оэто м у ко н ф ай н м ен т и скей ли н г — д ва н ер азр ы вн о связан н ы х п олю са, и з ко тор ы х н ет и н е м о ж ет б ы ть н и како го вы ход а: в этом со сто и т ф и ло со ф ская суть тр ех ц ветн о сти кварко во й м атер и и и си н глетн о й б есц ветн ости п р о то н а (ад р он а воо б щ е). П оэто м у ц ветн ая квар ковая м атер и я как ан ти ко ллап си р ую щ ая п ри н ц и п и альн о о тли ч ается от гр ави тац и он н о й м атер и и как си лы ко ллап са: ц вето во й заряд , ген ер и р ую щ и й ц ветн ы е си лы м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й , является ан ти ко ллап си р ую щ и м зар яд о м . К о н ф ай н м ен т и скей ли н г, как ф ун д ам ен тальн ы е зако н ы ц вето во го б ы ти я квар ко во й м атер и и и со тво р ен н ы е сам о й это й ц вето во й м атер и ей , — м ех ан и зм ы ан ти ко ллап са, п р о ти во д ей ствую щ и е и п р о ти во стоящ и е си ле гр ави тац и о н н о го ко ллап са и сж ати я: о н и , т. е. ко н ф ай н м ен т и скей л и н г, — зако н ы и м ех ан и зм ы сам о сох р ан ен и я ц ветн о й квар ко во й м атер и и , ее сам о б ы тн о сти и усто й ч и во й стаб и льн о сти в б ур н ом о кеан е ш торм овы х ветр ов ч еты р ех (а м о ж ет б ы ть, б о льш е) си л ф у н д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — Г В , Э М В , С Л В и С В .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
108
108
Л оги к а п остр оен и я К Х Д (SU(3)) В заклю ч ен и е м ы только о тм ети м ло ги ку п о стро ен и я К Х Д как сам о со гласо ван н о й тео р и и , о твечаю щ ей д вум ф ун д ам ен тальн ы м тр еб о ван и ям А . Э й н ш тей н а — тр еб о ван и ям вн утр ен н его соверш ен ства, ли ш ен н о го ло ги ч ески х п р о ти вор еч и й , и вн еш н его о п р авд ан и я эксп ер и м ен то м . К Х Д есть кали б р овоч н о -и н вар и ан тн ая и п о том у п ер ен о рм и р уем ая тео р и я п о ля: о н а о сн ован а н а то ч н о й ло кальн о й кали б р ово ч н ой гр уп п е SU(3) си м м етри и . П о ско льку н аш а р аб о та ф и ло со ф ская, н ео б хо д и м о р азъ ясн ен и е сам о го п о ло ж ен и я «то ч н о й ло кальн о й кали б ро во ч н о й гр уп п ы SU(3) си м м етр и и ». 1. Т о ч н ая си м м етр и я — SU(3) — аб со лю тн ы й зако н сох р ан ен и я ц вето во го зар яд а, ген ер и р ую щ его си лу ц вето вы х м еж кварко вы х взаи м од ей стви й : зако н сох р ан ен и я ц вето во го заряд а является аб со лю тн ы м зако н ом сохран ен и я ц ветово й си м м етр и и п р и всех ц вето вы х и зм ен ен и ях м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й . Ц ветовая си м м етр и я является зако н ом аб со лю тн о го сох р ан ен и я: зако н со хр ан ен и я ц вето вой си м м етр и и , н ар яд у с зако н ом сох р ан ен и я электри ч еско го заряд а, является аб со лю тн ы м в ф и зи ке ч асти ц . 2. С и м м етр и я б ы вает гло б альн ая и ло кальн ая: ло кальн ая си м м етр и я, в о тли ч и е от гло б альн о й , есть п ер ехо д о т то ч ки к то ч ке в ф азово м п р о стр ан стве. Ц вето вая си м м етр и я — ло кальн ая си м м етр и я, котор ая в ц вето во м п ро стр ан стве о сущ ествляется о т то ч ки к то ч ке: ц вето вая си м м етр и я п р и ло кальн о м п р ео б р азо ван и и о т то ч ки к то ч ке в ц вето во м п р о стр ан стве м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й о стается сох р ан яю щ ей ся си м м етр и ей . 3. К али б р о во ч н ая си м м етр и я — си м м етр и я ц вето во го зар яд а, ген ер и рую щ его си лу ц вето вы х м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й : кали б р о вка кван тово й тео р и и п о ля — кван то ван и е ч асти ц п о ля, си л и зар яд а. В кван то во й теор и и п о ля взаи м о д ей ствую щ и е ч асти ц ы как ф ер м и о н ы , п ро м еж уто ч н ы е вектор н ы е ч асти ц ы как б озо н ы , и и м и ген ер и р уем ы е си лы взаи м о д ей стви й п р ед ставлен ы кван то ван н ы м и п о лям и : таки м и кван тован н ы м и п о лям и являю тся тр ех ц ветн ы е кван то ван н ы е п о ля м еж квар ковы х взаи м о д ей стви й — SU(3). К Х Д является сам о со гласо ван н о й тео р и ей вн утр ен н его со вер ш ен ства, ли ш ен н о го ло ги ч ески х п ро ти во р еч и й , и вн еш н его оп р авд ан и я эксп ер и м ен то м . О н а со вер ш ен н о сп ец и ф и ч еская теор и я то ч н ой ло кальн о й кали б р ово ч н о й гр уп п ы — SU(3) си м м етр и и . К ак и каки м о б р азо м ее созд ателям уд ало сь п о стро и ть сам о со гласо ван н ую теор и ю К Х Д ? В сам о м об щ ем ви д е о твет м о ж ет б ы ть таки м : со зд ателям К Х Д уд ало сь р еш и ть клю ч евую п ро б лем у сп ец и ф и ч еско й о соб ен н о сти си лы ц ветовы х взаи м о д ей стви й м еж д у квар кам и . Ц вето вая си ла м еж квар ко вы х взаи м о д ей стви й , ген ер и р уем ая ц вето вы м заряд ом как кали б ро во ч н ы м , п р и н ц и п и альн о о тли ч ается о т си л гр ави тац и и и электр ом агн ети зм а: ее сп ец и ф и ч еская о со б ен н о сть со сто и т в то м , ч то о н а н е п о д ч и н яется зако н у о б ратн о го квад р ата р ассто ян и я. Э та о соб ен н о сть п р о является в б лестящ ем о б ъ ясн ен и и д вух м ом ен тов: 1) ко н ф ай н м ен та; 2 ) скей ли н га. 1. К о н ф ай н м ен т: н уж н о б ы ло об ъ ясн и ть, п о ч ем у кварки и глю о н ы зато ч ен ы н а веч н ы е вр ем ен а вн утр и ад ро н о в и н е н аб лю д аю тся н а о п ы те. 2. С кей ли н г: в м ало м п р и б о льш и х эн ер ги ях кварки и глю о н ы стан о вятся сво б о д н ы м и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
109
109
О б а эти п арад о кса, н а п ер вы й взгляд со верш ен н о н е р азр еш и м ы е, б ы ли р азр еш ен ы д вум я гр уп п ам и уч ен ы х (С Ш А ) н а о сн о ве теор и и «аси м п то ти ч еско й сво б о д ы ». С лед о вательн о , К Х Д как сам о со гласован н ая кали б р ово ч н о -и н вар и ан тн ая и п о том у п ер ен о рм и р уем ая тео р и я б ы ла п о стро ен а б лаго д ар я тео р ети ч еско м у о б ъ ясн ен и ю д вух , н а п ервы й взгляд н еп р ео д о ли м ы х , п ар ад о ксо в н а о сн ове теор и и «аси м п то ти ч еско й сво б о д ы »: 1) катастро ф и ч ески й р о ст эн ер ги и п о м ер е р о ста р асстоян и я; 2) эф ф екти вн ая ко н стан та связи п ад ает д о н уля п о м ер е то го , как х ар актер н ая эн ер ги я п ро ц есса стр ем и тся к б еско н еч н о сти : и сч езает ц ветн о е м еж квар к о во е взаи м о д ей стви е, и квар ки и глю о н ы стан о вятся сво б од н ы м и в п р ед елах р ад и уса 10-16см . К ако в ж е ф и ло со ф ски й см ы сл всего это го? О н заклю чается в то й сп ец и ф и ч н о сти ц ветн о й квар ко во й м атер и и , ко тор ая н ап равлен а п р о ти в ее ко ллап са со сторо н ы си лы гр ави тац и и . Ц ветн ая квар ковая м атер и я, сущ ествую щ ая на сам о м глуб о ком ф ун д ам ен тальн о м ур овн е ф и зи ки ч асти ц , — ан ти ко ллап си р ую щ ая м атер и я: ц ветн ая квар ко вая м атер и я — сам о б ы тн ая и сам о д о стато ч н ая м атер и я, сущ ествую щ ая и защ и щ аю щ ая себ я о т ко ллап са.
§3. Т еор и я Б ол ь ш ого объ еди н ен и я (Т Б О ) В о сн ован и и о б ъ ед и н ен и я всех элем ен тар н ы х ч асти ц и си л и х взаи м о д ей стви й леж ат: 1) н естаб и льн о сть м атер и и ; 2) р асп ад ч асти ц ; 3) стр уктур а д ви ж ен и я, т. е. д и н ам и ка взаи м о д ей стви й ч асти ц . С ущ н о сть ч асти ц н е в и х стаб и льн о сти , а в и х н естаб и льн о сти . Е стествен н о, ч то все кали б р о во ч н ы е теор и и — электро слаб ая и К Х Д — являю тся б лестящ и м и д о сти ж ен и ям и ч ело веч еско го р азум а и и н туи ц и и в п о сти ж ен и и сло ж н о го п р оти вор еч и во го м и ра м и кро ч асти ц : о н и яви ли сь вели ко леп н ы м и о б разц ам и си стем ати зац и и и п р о н и кн о вен и я в глуб и н н ы е сл о и и п ласты м и р а элем ен тар н ы х ч асти ц . О д н ако н ед остатком всех эти х о б ъ ед и н и тельн ы х тео р и й б ы ло то , ч то и сслед о вали сь о н и и зо ли р о ван н о д руг о т д р уга: и звестн ы е ч еты р е ти п а ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — электро м агн и тн ы е, слаб ы е, си льн ы е и гр ави тац и о н н ы е — и зуч али и и сслед о вали н езави си м о д р уг о т д р уга. 1 . К ласси ч ески м п р и м ером яд ер н о го слаб о го р асп ад а является р асп ад н ей тр о н а н а п р о то н и электр о н и электро н н о е ан ти н ей тр и н о : Э то н а ур овн е яд ер н о й м атер и и . 2. Р асп ад слаб о й яд ер н о й м атер и и н а б о лее глуб о ком суб ъ яд ер н ом ур овн е, т. е. н а язы ке кварко в, вы гляд и т след ую щ и м о б р азом . П о ско льку н ей тро н со сто и т и з тр ех квар ко в — d, d, и и , а п р ото н — и , и и d, п о сто льку о д и н и з d-квар ков в н ей тро н е р асп ад ается н а u-квар к в п ро то н е и ро ж д ает электр о н и электро н н о е ан ти н ей тр и н о :
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
110
110
С лед о вательн о , н ей тро н п р евращ ается в п р о то н и р о ж д ает электро н и электро н н о е ан ти н ей тр и н о : 3 . Н о сам ы м зам еч ательн ы м является то, ч то в п ро ц ессе суб ъ яд ер н о го слаб о го р асп ад а, т. н . квар ково го слаб о го р асп ад а, п р о и сх од и т эм и сси я W--ч асти ц ы , т. е. в п р о ц ессе п р евр ащ ен и я d-квар ка в u-квар к ро ж д ается н о вая м асси вн ая W--ч асти ц а, ко то р ая в свою оч ер ед ь р асп ад ается н а электро н и электро н н о е ан ти н ей тр и н о :
З н ач и т, d-квар к, р асп ад аясь н а u-квар к, ро ж д ает о д н о вр ем ен н о W--ч асти ц у, ко то р ая в свою оч ер ед ь р асп ад ается н а:
Т аки м об р азо м , м атер и я н а сам ом глуб о ком суб ъ яд ер н о м ур овн е, т. е. н а квар ко во м , н естаб и льн а: квар ки н е то лько р асп ад аю тся н а д руги е квар ки , н о п о ро ж д аю т н о вы е ч асти ц ы , ко тор ы е уч аствую т в слаб ы х и электр ом агн и тн ы х взаи м о д ей стви ях . И так, кварко вая м атер и я как ф ун д ам ен тальн ая н естаб и льн а: о н а р асп ад ается и н а д р уги е ви д ы м атер и и — яд ер н о й (си льн о й и слаб о й ) и электром агн и тн о й . 1. К вар ки — это ч асти ц ы суб ъ яд ер н о й м атер и и : суб ъ яд ер н ая м атер и я д вули ка — си льн ая и слаб ая. 2. П р о то н ы и н ей тр о н ы — это ч асти ц ы яд ер н о й м атер и и : о н а такж е д вули ка — си льн ая и слаб ая. 3. — это ч асти ц ы слаб ы х взаи м о д ей стви й , уч аствую щ и е в н и х как н а ур о вн е суб ъ яд ер н о й , так и н а ур овн е яд ерн о й м атер и и взаи м о д ей стви й : сам ы м н ео ж и д ан н ы м сю р п р и зо м д л я уч ен ы х сп ец и али сто в оказалась эм и сси я W-ч асти ц ы d-квар ком в п ро ц ессе п р евр ащ ен и я его в u-квар к в п ро то н е. Т ак р асп ад d-квар ка н а u-квар к п о казал ф ун д ам ен тальн о е и глуб и н н о е ед и н ство всех тр ех ти п о в части ц , уч аствую щ и х в си льн ы х (кварки ), слаб ы х ( ) и электро м агн и тн ы х (е ) взаи м о д ей стви ях : это ед и н ство ч асти ц и си л и х взаи м о д ей стви й яви ло сь м ощ н ы м и сто ч н и ком и н теллектуальн о го сти м ула к Б о льш ом у о б ъ ед и н ен и ю всех тр ех ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — С В , Э М В и С Л В . П оэто м у ф и ло со ф ская суть н ео б хо д и м о сти Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я тр ех ф ун д ам ен тальн ы х си л взаи м о д ей стви й заклю ч ается в н естаб и льн о сти ч асти ц , в и х взаи м о п ер ех од и м о сти и взаи м о п о ро ж д ен и и . К ак отм еч ает лауреат Н о б елевско й п р ем и и Ш . Г лэш о у в сво ей зам еч ательн о й кн и ге «О ч аро ван и е ф и зи ки », «м атери я вн утр ен н е н естаб и льн а. С ущ н о сть части ц н е в и х стаб и льн о сти , а и х н естаб и льн о сти ». (Р о д и тели Ш . Г лэш оу эм и гр и р овали в С Ш А в н ач але 2 0 -х гг. п р ош ло го века и з Р о сси и (г. Б об р уй ска). Н асто ящ ая ф ам и ли я и х — Г леб о вски е.) Ш . Г лэш о у, как м ы о тм ети ли , — о д и н и з о сн о вателей ед и н о й тео р и и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
111
111
1. И м ен н о о н является авторо м р азр аб отки о б щ его ви д а электро слаб о й теор и и как кали б р ово ч н ой теор и и ; ф ун д ам ен тальн ы м п р и н ц и п ом , леж ащ и м в о сн о ван и и ее стр уктур ы , является п о лож ен и е о то м , ч то си лы взаи м о д ей стви й ген ер и р ую тся зар яд ам и . 2. Ш . Г лэш о у п р ед сказал теор ети ч ески сущ ество ван и е н ей тр альн ы х то ко в — Z0, ко то ро е б ы ло эксп ер и м ен тальн о о ткр ы то в 197 4 г. 3. И м ен н о Ш . Г лэш о у п р и н ад леж и т п р ед сказан и е о сущ ество ван и и ч етвер то го квар ка — charm (о ч аро ван и е): эксп ер и м ен тальн о е об н ар уж ен и е о ч ар ован н о го квар ка и о ч аро ван н о го ан ти квар ка в Б р укх ей вен ско й (С . Т и н го м ) и С тен ф о р д ской (Б . Р и хтеро м ) лаб о р атор и ях С Ш А стало п о д ли н н о й сен сац и ей , н азван н о й н асто ящ ей н ояб р ьско й р еволю ц и ей 1 974 г. С о зд атель электро слаб о й тео р и и как кал и б р овоч н о й тео р и и (т. е. в о б щ ем ви д е си м м етр и ч н ой ), как о тм еч ает сам Ш . Г лэш о у, н е зн ал, како в м ех ан и зм п р и о б ретен и я п р ом еж уто ч н ы м и вектор н ы м и б о зо н ам и W± и Z0 м ассы и как о н и стан о вятся м асси вн ы м и части ц ам и , вели ч и н а ко тор ы х в 10 0 р аз п ревы ш ает м ассу п р о то н а: м асса W± - и Z0-б о зон о в р авн а 10 0 Г эВ . П оэто м у вы д аю щ ей ся заслуго й С . В ай н б ер га и А . С алам а (П аки стан ) является глуб о ко е и н туи ти вн о е и теор ети ч еско е о со зн ан и е сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етри и и д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса: ед и н ая электро слаб ая теор и я о б л ад ает SU(2)xU(1)кали б р ово ч н ой и н вар и ан тн о стью п р и всех кали б ро во ч н ы х п р еоб р азо ван и ях . Э та SU(2) x U(1)-кали б р о во ч н ая и н вар и ан тн о сть как си м м етр и я сп о н тан н о н ар уш ается, и в р езультате д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса п р ом еж уто ч н ы е вектор н ы е б о зо н ы W± и Z0 как б езм ассовы е п р и о б р етаю т м ассу, п р и это м б о льш ую м ассу. М ехан и зм Х и ггса — взаи м о д ей стви е р еальн о го м и р а ч асти ц с ф и зи ч ески м вакуум ом как м и р ом ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц : стр уктур а вакуум а сп он тан н о н ар уш ает си м м етр и ю SU(2) x U(1)-кaли б р о во ч н о й и н вар и ан тн о сти , и п р о м еж уто ч н ы е б о зон ы W± и Z0 п р и об р етаю т м ассу и стан о вятся тяж елы м и (т. е. м асси вн ы м и ) ч асти ц ам и , о сущ ествляю щ и м и в кач естве п ер ен о сч и ко в слаб ы е взаи м о д ей стви я. В р езультате слаб ы е взаи м о д ей стви я стали ср авн и м ы м и с электр ом агн и тн ы м и взаи м о д ей стви я м и : слаб ы е взаи м о д ей стви я стали «си льн ы м и », со и зм ери м ы м и с электро м агн и тн ы м и взаи м о д ей стви ям и . П оэто м у ед и н ая электр о слаб ая тео р и я — твор ен и е тр ех вы д аю щ и х ся уч ен ы х Ш . Г лэш о у (Г ар вар д ), С . В ай н б ер га (Г арвард ) и А . С алам а (ум ер в 1 98 9 г., тр аги ч ески н еп о н яты й сво и м н аро д ом — п аки стан ц ам и . О н в п о след н и е го д ы р аб отал в Л ах ор ско м ун и вер си тете: Б и н ази р Б х уто , б уд уч и п рем ьер -м и н и стр ом , о тказалась п р и н ять Н о б елевско го лауреата — вели ко го сы н а П аки стан а А д б уса С алам а). В ф и ло со ф ском р акур се слаб ы е взаи м од ей стви я (как н а ур о вн е яд ер н о й м атер и и , так и н а ур о вн е суб ъ яд ер н о й м атер и и ) ф ун д ам ен тальн ы : о н и д ем о н стр и рую т ф и ло со ф скую м ан и ф естац и ю о вн утр ен н ей н естаб и льн о сти м атер и и . Н естаб и льн ость — сущ н о стн ая п р и р од а м атер и и . Ф и ло со ф ски й ан али з слаб ы х взаи м од ей стви й п оказал ф ун д ам ен тальн ую зн ач и м о сть слаб о го р асп ад а как п о казателя н естаб и льн о сти ч асти ц м атер и и н а ур о вн ях яд ерн ы х и суб ъ яд ер н ы х си л взаи м о д ей стви й : р асп ад — это о д н а и з сем и аси м м етр и ч н ы х стр ел н аш ей В селен н о й Р . П ен роуза н ар яд у с р асш и р ен и ем ее, во зр астан и ем эн тро п и и , со стр ело й вр ем ен и , аси м м етр и ей п р и ч и н н о сти , аси м м етр и ей вещ ества н ад ан ти вещ ество м , зап азд ы ван и ем и злуч ен и я о т и сто ч н и ка — в ц ело м н аш а В селен н ая аси м м етр и ч н а.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
112
112
А си м м етр и ч н ы ф ун д ам ен тальн ы е п р и н ц и п ы , леж ащ и е в сам ом глуб о ком и ун и вер сальн ом о сн о ван и и н аш ей В селен н о й и п о сущ еству о п р ед еляю щ и е о б щ ую эво лю ц и ю ее. В 6 0-70-е гг. Х Х в. б ы ла сф о рм ули ро ван а К Х Д как кали б р ово ч н ая тео р и я связи квар ко в в структур е ад р о н а: п о сущ еству, с п ом о щ ью ш ести квар ко в и тр ех ц вето в о п и сы вается весь м и р ад р о н о в как си льн овзаи м о д ей ствую щ и х ч асти ц . В п р о ц ессах об н ар уж ен и я п р ом еж уто ч н ы х б о зо н о в W± и Ζ 0 б ы л о б н ар уж ен topквар к, котор ы й р асп ад ается в р еакц и и t — > b (bottom-квар к) + W (м асси вн ы е б о зо н ы ). (м асса top-квар ка = 1 60 Г эВ ) С лед о вательн о , top-квар к весьм а и н тер есен тем , ч то о н р асп ад ается н а b-квар к и W± -б о зо н ы , осущ ествляю щ и е электро слаб ы е взаи м о д ей стви я: этот и склю ч и тельн о и н тер есн ы й ф акт н аво д и т н ас н а м ы сль о вн утр ен н ей си м м етр и и электро слаб ы х и квар к-глю о н н ы х ц вето вы х взаи м о д ей стви й . В стор о н е о т это й д оро ги о б ъ ед и н и тельн о го п ро ц есса всегд а н аход и лась и д о си х п ор н ахо д и тся гр ави тац и я: гр ави тац и я всегд а н ах о д и тся о со б н яко м о т это й сто лб о во й д ор о ги кали б р ово ч н ы х об ъ ед и н и тельн ы х тео р и й . Г лавн ая и о сн о вн ая тр уд н о сть в со зд ан и и кван то во й теор и и гр ави тац и и — это п р о б лем а кван то ван и я. К ак о тм еч ает М . К аку в сво ей кн и ге «В вед ен и е в тео р и ю стр ун », н аи вн ая вер а кван то ван и я О Т О Э й н ш тей н а всегд а б езусп еш н о ко н ч алась. О Т О Э й н ш тей н а — класси ч еская теор и я, как о тм еч ает С ти вен Х о ки н г в сво ей кн и ге «К р аткая и стор и я вр ем ен и », п о это м у ее зако н ы д о лж н ы н ар уш аться вб ли зи си н гуляр н о сти в ч ер н о й д ы р е как б еско н еч н о й п ло тн ости м атер и и (м ассы и эн ер ги и ) и и скр и влен н о го п ро стр ан ства-вр ем ен и : О Т О н еп р и м ен и м а к си н гуляр н о й то ч ке в ч ер н о й д ы р е. Н еоб хо д и м о со зд ан и е кван то во й теор и и м и кро гр ави тац и и , о сн о ван н о й н а кали б р о воч н о й теор и и , о б язательн ы м тр еб о ван и ем ко то ро й является, как м ы о тм еч али , н ар яд у с д р уги м и тр еб о ван и ям и , п ер ен орм и р уем о сть, а о б щ ая теор и я о тн о си тельн ости н е является п ер ен о рм и руем о й . И все ж е и з м н о ж ества труд н о стей п о стро ен и я теори й В ели ко го о б ъ ед и н ен и я главн о й является отсутстви е связи гр ави тац и и с ф и зи ко й элем ен тар н ы х ч асти ц , тем б о лее в п лан ко вски х м асш таб ах д ли н ы 1 0 -33см и м ассы 1 0 19Г эВ во зн и кает н асто ятельн ая н ео б х од и м о сть уч ета гр ави тац и о н н ы х п оп р авок (эф ф екто в). И так, д ва ти п а ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — С Л В и Э М В — о б ъ ед и н ен ы в ед и н о й теор и и электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й , а трети й ф ун д ам ен тальн ы й ти п квар к -глю о н н ы х взаи м о д ей стви й п р ед ставлен в К Х Д , а гр ави тац и я н и с како й сторон ы н е связан а с м и ро м элем ен тар н ы х ч асти ц : гр ави тац и я б езр азд ельн о го сп о д ствует в м и р е кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур В селен н о й . П оэто м у п р о б лем а связи ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и ко см оло ги и н е м о ж ет б ы ть р еш ен а в п р и н ц и п е б ез со зд ан и я кван то во й теор и и м и кр о гр ави тац и и (м ы со гласн ы с м н ен и ем автор а кн и ги «М акр о ско п и ч еская гр ави тац и я» З ах аро ва, котор ы й п р ед лагает п р о вести ч еткую д ем ар кац и ю м еж д у м акро ско п и ч еско й и м и кр о ско п и ч еско й гр ави тац и ей ). К теор и ям Б о льш о го об ъ ед и н ен и я м ы о тн о си м след ую щ и е м о д ели , н ад ко то р ы м и ф и зи ки -элем ен тар щ и ки р аб о таю т: 1. Э то м о д ель Д ж о р д ж и — Г лэш о у SU(5) = SU(3) SU(2) U(1). Е стествен н о стр ем лен и е к о б ъ ед и н ен и ю д вух ф ор м и р овавш и х ся кали б р овоч н ы х тео р и й — ед и н о й теор и и электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й и кван то во й х ром о д и н ам и ки (К Х Д ): ц елью это го
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
113
113
о б ъ ед и н ен и я д вух кали б рово ч н ы х теори й является, б езусло вн о, об ъ ед и н ен и е всех трех ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й в ед и н стве. И н ы м и словам и , н а о сн ове р асш и р ен н о й си м м етр и и SU(5) о сущ естви ть о б ъ ед и н ен и е тр ех ти п ов взаи м о д ей стви й ч асти ц м еж д у со б о й : во -п ер вы х , как о тм еч аю т автор ы кн и ги «А стро ф и зи ка элем ен тар н ы х ч асти ц » Г . В . К лай д ор -К лай н гр о тх аус и К . Ц ю б ер , груп п а си м м етри и SU(5) д о лж н а б ы ть п ро стой ; во -втор ы х , о н а д о лж н а б ы ть ед и н ствен н о й ко н стан то й связи ; в-тр етьи х , с о д н и м м ульти п лето м , ч лен ы ко то ро го д о лж н ы б ы ть си м м етр и ч н ы м и , т. е. взаи м о п ер ехо д и м ы м и д р уг в д р уга. Г р уп п а SU(5) как п р о стая и р асш и р ен н ая д о лж н а со д ер ж ать гр уп п у SU(3) SU(2) U(1) в кач естве п од гр уп п ы , ч то о зн ач ает устан о влен и е м еж д у гр уп п о й SU(5) и п о д гр уп п о й си м м етр и и : SU(3) SU(2) U(1) являю тся п од гр уп п ам и гр уп п ы SU(5) Н а ф и ло со ф ско м язы ке это о зн ач ает, ч то в б о лее п ро сто й и р асш и р ен н ой гр уп п е SU(5) си льн ы е квар кглю о н н ы е и электр о слаб ы е взаи м о д ей стви я д о лж н ы б ы ть то ж д ествен н ы , т. е. и д ен ти ф и ц и р о ван ы : о н и д олж н ы б ы ть си м м етр и ч н ы м и . О сн о вн ая и д ео ло ги я р асш и р ен и я гр уп п ы си м м етр и и заклю ч ается в п о п ы тке и д ен ти ф и кац и и , т. е. си м м етр и зац и и тр ех р азли чн ы х ти п о в взаи м о д ей стви й — Э М В , С Л В и С В . Э то — ф о рм альн о -тео р ети ч еская стор о н а. А как р еальн о о сущ естви ть эту и д ен ти ф и кац и ю электро слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й ? Т о есть во п рос сто и т, как ф и зи ч ески р еальн о возм о ж н а эта си м м етр и зац и я эти х тр ех ти п ов взаи м о д ей стви й ? Н о п о ско льку в ед и н о й теор и и электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й о сущ ествлен а эта си м м етр и зац и я д вух ти п о в взаи м о д ей стви й — слаб ы х и электро м агн и тн ы х, п о сто льку в д ан н о м случ ае р еч ь и д ет о си м м етр и зац и и в р ам ках гр уп п ы SU(5) как п р о сто й и р асш и р ен н о й д вух ти п о в взаи м о д ей стви й — электро слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й : как сд елать так, ч то б ы электро слаб ы е си лы стали таки м и ж е си льн ы м и , как си льн ы е ц ветн ы е взаи м о д ей стви я? Э то м о ж н о о сущ естви ть в то м случ ае, если п р и вы со ки х эн ер ги ях 1 0 Г эВ все тр и ко н стан ты си л д о лж н ы сли ваться в од н у то ч ку: все тр и ко н стан ты связи слаб ы х , электр ом агн и тн ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й д о лж н ы и м еть о д н у и ту ж е ко н стан ту си л . К о н стан ты си л н ах од ятся в зави си м о сти о т эн ер ги и , и м ен н о п оэтом у п р и о ч ен ь вы со ки х эн ер ги ях 1 0 15Г эВ (п о ка о н и н ед о сти ж и м ы н а со вр ем ен н ы х уско р и телях -ко ллай д ер ах ) все тр и ко н стан ты связи сли ваю тся в о д н у ко н стан ту связи (р и с. 1 .1 8).
Р и с. 1.18
Е щ е р аз м ы п о д ч ер ки ваем , ч то гр уп п а SU(5) д о лж н а б ы ть п р о сто й , вклю ч аю щ ей в кач естве сво ей п о д гр уп п ы SU(3) SU(2) U(1) и эта груп п а SU(5) д о лж н а б ы ть гр уп п о й с о д н о й ед и н ствен н о й ко н стан то й си л: SU(5) — гр уп п а с ед и н ствен н о й ко н стан то й си л.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
114
114
А теп ер ь п осм о тр и м , как р еальн о п ро и схо д и т си м м етр и зац и я р азли ч н ы х элем ен тар н ы х ч асти ц — квар ков и леп тон о в: квар ки — ф ерм и о н ы си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й , а леп то н ы (е + и е) — ф ер м и о н ы электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й . Н а п ер вы й взгляд , эти ти п ы взаи м о д ей стви й , такж е как и слаб ы е и электр ом агн и тн ы е взаи м о д ей стви я д о со зд ан и я и х ед и н о й теор и и , н еср авн и м ы и н есо и зм ери м ы : электро слаб ы е и си льн ы е ц ветн ы е взаи м о д ей стви я, д ей стви тельн о , н еср авн и м ы и н есо и зм ер и м ы п р и н и зки х эн ер ги ях , а п р и эн ер ги ях 10 15Г эВ о н и стан о вятся н е то лько сравн и м ы м и и со и зм ер и м ы м и , н о и то ж д ествен н ы м и , и д ен ти ч н ы м и , т. е. си м м етр и ч н ы м и . А ко гд а м ы м о ж ем утверж д ать, ч то си лы электро слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й то ж д ествен н ы , и д ен ти ч н ы , си м м етр и ч н ы ? В том случ ае, если квар ки и леп то н ы б уд ут н ах о д и ться в о д н о м м ульти п лете и в н ем о н и взаи м о п ер ехо д и м ы д р уг в д р уга, м ы уб ед и м ся в то ж д естве д вух си л электр о слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й : взаи м о п ер ехо д и м о сть, взаи м о п р евращ аем о сть квар ков и леп то н о в п о казы вает глуб о ко е ед и н ство всех тр ех ф ун д ам ен тальн ы х ти п о в взаи м о д ей стви й — слаб ы х , электро м агн и тн ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й . С лед овательн о , гр уп п а си м м етр и и SU(5) как п р о стая с ед и н ствен н о й ко н стан то й си л п р и вы со ки х эн ер ги ях 10 15Г эВ п о казы вает взаи м о п ер ех од и м о сть и взаи м о п р евр ащ аем о сть квар к ов и леп то н ов и , тем сам ы м , си м м етр и ю си л электр о слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й . — гр уп п а н азы вается стан д ар тн о й м о д елью ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц : в н ей сущ ествую т д ва м ульти п лета: 1) в м ульти п лете н ахо д ятся квар ки и леп то н ы , котор ы е взаи м о п ер ехо д и м ы ; 2) во второ м м ульти п лете н ахо д ятся б ар и о н ы и леп то н ы , ко то р ы е такж е взаи м о п ер ех од и м ы . П ро б лем а взаи м о п ер ехо д и м о сти леп то н о в и б ар и о н ов и м еет ф ун д ам ен тальн ы й ф и ло со ф ски й см ы сл, и б о он а стави т во п р о с о р асп ад е п р о то н а, а р асп ад п р о то н а — это п ро б лем а н естаб и льн ости м атер и и . П о чем у? Д а п о том у ч то вещ ество в н аш ей В селен н о й со сто и т в о сн овн о м и з во д о ро д а — 75 % вещ ества и то лько 23 % п р и хо д и т н а гели й : п р о то н — это о сн о вн о й стро и тельн ы й м атер и ал в во д ор од е и , след о вательн о , и вещ естве, а вещ ество — это во п р о с о стаб и льн о сти В селен н о й : p -> во д о ро д -> вещ ество -> В селен н ая. П оэто м у д ля ф и ло со ф и и воп р о с о р асп ад е п р о то н а — п р о б лем а н естаб и льн о сти вещ ества в н аш ей В селен н о й , д а и сам ой В селен н о й . В о п р о с о р асп ад е п р о то н а — о ч ен ь сло ж н ы й во п р о с: в о д н о й то н н е вещ ества сод ер ж и тся 6 · 10 29 н укло н о в, и м о ж н о о ж и д ать р асп ад о д н о го п ро то н а за д есяти лети е. П оэто м у все эксп ер и м ен ты п о п о и ску р асп ад а п ро то н а п о ка б ы ли н еусп еш н ы м и . И так, стан д артн ая м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц р еш и ла ф ун д ам ен тальн ую зад ач у о б ъ ед и н ен и я электрослаб ы х и си льн ы х ц вето вы х взаи м о д ей стви й , т. е. тр ех си л. С ам о е важ н о е в ед и н о й теор и и электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й — это м ех ан и зм сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и Х и ггса, в р езультате д ей стви я ко тор о го как ф ер м и о н ы — е - и е +, так и б о зо н ы — — п р и о б р етаю т м ассу: б о зо н ы W± и Ζ 0 как п р о м еж уто ч н ы е вектор н ы е ч асти ц ы стан о вятся м асси вн ы м и , ч то д елает п р и о п р ед е-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
115
115
лен н о м уровн е эн ер ги и 10 0 Г эВ слаб ы е взаи м о д ей стви я ср авн и м ы м и (со и зм ер и м ы м и ) с электр ом агн и тн ы м и взаи м о д ей стви ям и . С ам о е важ н ое в п о стр о ен и и К Х Д — это введ ен и е д о п о лн и тельн о й степ ен и сво б о д ы кваркам и глю о н ам . К вар ки как ти п ы ч асти ц н азы вали ар ом атам и : аро м ат квар ка как о п р ед елен н ы й ти п ч асти ц ы (u, d, s) в си льн ы х взаи м о д ей стви ях о стается н еи зм ен н ы м , а ц вет квар ка м ен яется, u-квар к (кр асн ы й ), п о гло щ ая и и злуч ая глю он ы , м о ж ет стать зелен ы м u-квар ком , а зелен ы й — си н и м и т. д . Г лавн ая сп ец и ф и ка квар ково й м атер и и со сто и т в р асп ад е квар ков. О д и н d-квар к в n0 р асп ад ается н а u-квар к в п ро то н е:
Н а это й сх ем е м ы В И Д И М , Ч Т О р асп ад d-квар ка н а u-квар к соп р о во ж д ается о д н овр ем ен н о эм и сси ей W± ч асти ц ы , ко то р ая р асп ад ается в свою оч ер ед ь н а д ва леп то н а — е и vc. О тм ети м , ч то эм и сси я W--ч асти ц ы н е н аб лю д аем а, п о то м у ч то о н а — ви р туальн ая, ко тор ая р о ж д ается и и сч езает за вр ем я 1 0 -24с. М ы п о лу ч аем и н ф о рм ац и ю о н ей п о ее п ро д уктам — е и vc, котор ы е ф и кси р ую тся в эксп ер и м ен те. С лаб ы й р асп ад квар ко в и н тер есен и сущ ествен ен в то м ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и , ч то , во -п ер вы х, в слаб ы х взаи м о д ей стви ях и зм ен яется ар ом ат кварка: о д и н ар ом ат квар ка как его ти п п р евр ащ ается в д р уго й ар ом ат кварка: d -> u. В о -втор ы х , слаб ы й р асп ад о д н о го аром ата квар ка в д р уго й ар ом ат д р уго го квар ка со п ро во ж д ается эм и сси ей ви р туальн о й W--ч асти ц ы , ко тор ая является п р ом еж уто ч н ы м вектор н ы м б о зо н ом , осущ ествляю щ и м слаб ы е взаи м о д ей стви я в электро слаб ы х взаи м о д ей стви ях : р асп ад ф ун д ам ен тальн о го ф ер м и о н а квар ка п о ро ж д ает б озо н . П о этом у н ам п р ед ставляется, ч то и м ен н о в п оро ж д ен и и б озон а ф ун д ам ен тальн ы м ф ер м и он о м -квар ком п р о является суп ер си м м етри я как б о зо н н о ф ер м и о н н ая си м м етр и я. Н ако н ец , в -тр етьи х , и зм ен ен и е ар ом ата квар ка со п ро во ж д ается о б р азован и ем леп то н ов — е и vc: квар ки п р евр ащ аю тся в леп тон ы . З н ач и т, в слаб ы х взаи м од ей стви ях леп то н ы м о гут б ы ть о б р азован ы и з р асп ад а квар ко в: кварки п ер ехо д и м ы в леп то н ы . Э то яви ло сь о д н и м и з эксп ер и м ен тальн ы х о сн о ван и й н ео б х од и м о сти и во зм о ж н о сти о сущ ествлен и я Б о льш о го об ъ ед и н ен и я. Т еор и я Б о льш о го об ъ ед и н ен и я о сн ован а п р еж д е всего н а и д ео ло ги и си м м етр и и м еж д у ф ун д ам ен тальн ы м и ф ер м и о н ам и — квар кам и и леп то н ам и . А суп ер си м м етр и я как ло ги ч еско е п ро д о лж ен и е и о сущ еств лен и е и д ео ло ги и си м м етр и и м еж д у ф ун д ам ен тальн ы м и ф ерм и он ам и (как квар кам и , так и леп то н ам и ) и кали б р ово ч н ы м и б о зо н ам и (4 — γ, W+, W- и Ζ 0, осущ ествляю щ и м и электро слаб ы е взаи м о д ей стви я, и 8 глю о н о в д ля м еж квар ко вы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й ). И так, м ы и м еем д ве ф ун д ам ен тальн ы е си м м етр и и : 1) квар к-леп то н н ая си м м етр и я, 2) б о зо н -ф ер м и он н ая си м м етри я. К ак и звестн о , ко гд а в 19 64 г. н езави си м о д р уг о т д р уга М .Г елл -М ан н и Д . Ц вей г п о стро и ли квар ковую м о д ель, о н и о п ер и р овали тр ем я квар кам и — u, d и s. Д о 19 74 г., т. е. в теч ен и е 10 лет, м н оги е ф и зи ки р ассм атр и вали квар ки как м атем а-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
116
116
ти ч ески е си м во лы д ля о п и сан и я, н о н е как р еальн ы е стр уктур н ы е ко м п о н ен ты ф и зи ч еско й м атер и и . Р ево лю ц и о н н ы й п ер ево ро т в п р ед ставлен и и о квар ках п р о и сх од и т в н о яб р е 1 974 г., котор ы й п о п р аву ф и зи ки о кр ести ли «н о яб р ьско й р ево лю ц и ей » в ф и зи ке кварко в: б ы л о ткр ы т о д н овр ем ен н о в д вух лаб о р атор и ях С Ш А (в Б р укх ей вен ско й п од р уко во д ством С . Т и н га и С тен ф о р д ско й п о д р уко во д ство м Б . Р и хтер а) п р ед сказан н ы й Ш . Г лэш оу о ч аро ван н ы й квар к — с: п о сле эксп ер и м ен тальн о го о б н ар уж ен и я ч ар м о н и я как связан н о й си стем ы , т. е. п ар ы оч аро ван н ы х квар ка и ан ти квар ка, во п ро с о р еальн о сти квар ко в б ы л сн ят. Н о сам о е зам еч ательн о е заклю ч ается в том , ч то с о ткр ы ти ем о ч ар ован н о го квар ка б ы ла во сстан о влен а квар к -леп то н н ая си м м етр и я: ч и сло ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н ов — квар ко в р авн о ч и слу ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н ов — леп то н о в.
К ак м ы ви д и м , в каж д о м п о ко лен и и ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н о в п оро вн у леп то н о в и квар ко в: квар к -леп то н н ая си м м етр и я является вы р аж ен и ем р авен ства ч и сел квар ков (4) и леп то н ов (4). Т р еб о ван и е си м м етр и и м еж д у квар кам и и леп то н ам и п ред ставляет соб о й ф ун д ам ен тальн ы й зако н п р и ро д ы . О д н ако уж е чер ез го д п о сле откр ы ти я ч етвер то го , о ч ар ован н о го квар ка — с, в 19 75 г. б ы ли эксп ер и м ен тальн о о б н ар уж ен ы сам ы й тяж елы й τ(тау)-леп то н и соо тветствую щ ее ем у тау-леп то н н ое н ей тр и н о ν τ. Т аки м о б р азом , леп то н ы как ф ун д ам ен тальн ы е ф ер м и он ы со ставляю т н е д ва п о ко лен и я, а тр и :
Т аки м о б р азо м , о п ять б ы ла н ар уш ен а квар к -леп то н н ая си м м етр и я: ч и сло ф ун д ам ен тальн ы х квар ков — 4 и составляет д ва п о ко лен и я: u, d и с, s, а ф ун д ам ен тальн ы х леп то н о в — 6 и со ставляю т тр и п о ко лен и я: е, ve; μ , ν μ и τ, τν Ф и зи ки -сп ец и али сты в этой тео р ети ко -п о зн авательн ой си туац и и глуб о ко б ы ли уб еж д ен ы в ф ун д ам ен тальн о й н езы б лем о сти и сп равед ли во сти зако н а п р и ро д ы — зако н а квар к-леп то н н о й си м м етр и и . П о это м у о н и вери ли в р еальн ое сущ ество ван и е тр етьего п о колен и я и квар ко в. Т ем б о лее ещ е д о «н о яб р ьско й р ево лю ц и и » 1 9 74 г., т. е. д о о ткры ти я с-квар ка, д ва яп о н ски х учен ы х М . К о б аяш и и Т . М асква р азр аб о тали теор ети ч ескую сх ем у, со гласн о ко торой слаб о е взаи м о д ей стви е п р и во д и т к С Р и есо хр ан ен и ю . П о это м у о н и сч и тали , ч то н ео б х о д и м о тр етье п о ко лен и е ф ун д ам ен тальн ы х тяж елы х квар ков, слаб ы й р асп ад ко то р ы х м о ж ет служ и ть ф и зи ч ески м п р о ц ессо м , «ответствен н ы м » за С Р -н есох ран ен и е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
117
117
Н ач ался п о и ск квар ков тр етьего п о колен и я, ко торы й увен ч ался о ткры ти ем п ято го тяж ело го квар ка — b, котор ы й р асп ад ается в слаб ы х взаи м о д ей стви ях п о сх ем е:
А п о след н и й , сам ы й тяж елы й квар к (т. е. ш есто й ) — t (то п -квар к) б ы л о ткр ы т, как о тм еч аю т в сво ей кн и ге «В вед ен и е в эксп ер и м ен тальн ую ф и зи ку ч асти ц » Ю . Л ю б и м о в и Д . К и ш , ч ер ез 1 8 лет п о сле эксп ер и м ен тальн о го о ткр ы ти я b-кварка, в 1 995 г. (№ , 200 1. С . 199 -206). Т ак б ы ла восстан о влен а квар к -леп то н н ая си м м етри я как ф ун д ам ен тальн ы й зако н п р и ро д ы :
Т еп ер ь м ы ви д и м , как и н аско лько важ н а и сущ ествен н а и д ео ло ги я си м м етр и и как эп и стем оло ги ч еско го и м ето д о ло ги ческо го п р и н ц и п а п о зн ан и я в ф и зи ке ч асти ц — ф ун д ам ен тальн ы х квар ко в и леп то н ов: си м м етр и я является п р и н ц и п о м н ауч н о го п о зн ан и я, д ви гателем и свети льн и ко м , указы ваю щ и м н аи кр атч ай ш и й п уть п о сти ж ен и я м и р а ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н о в — кварко в и леп то н ов. Е стествен н о, как о тм еч аю т автор ы вы ш еуказан н о й кн и ги Ю . Л ю б и м ов и Д . К и ш , возн и кает во п ро с: а п о ч ем у то лько тр и п о ко лен и я ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н ов? А п оч ем у н е д ва и ли ч еты р е? Н а это т во п ро с о твеч аю т ти п ы н ей тр и н о : эксп ер и м ен тальн о м н о го кратн о устан о влен о , ч то в м и р е м и кро ч асти ц сущ ествую т и м о гут сущ ество вать то лько тр и ти п а н ей тр и н о : ve, ν μ и ν τ. В соо тветстви и с эти м сущ ествую т то лько тр и п о ко лен и я леп тон о в:
В соо тветстви и с тр ем я ти п ам и н ей тр и н о сущ ествую т и тр и п о ко лен и я квар ков: Б о лее и ли м ен ее п о ка ясн о од н о — н азн ач ен и е и ро ль ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н ов п ер во го п о ко лен и я: в о б щ еф и ло со ф ском п лан е ф ер м и о н ы п ерво го п о ко лен и я
н асто лько важ н ы и и гр аю т н езам ен и м ую ро ль в сущ ествован и и вещ ества во В селен н о й , ч то тр уд н о д аж е п ер ео ц ен и ть и х зн ач и м о сть в н ей . В ко н еч н о м сч ете все вещ ество во В селен н о й (75 % вод оро д а и 25 % гели я) со сто и т и з ч асти ц п ер во го п о ко лен и я
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
118
118
Н азн ач ен и е и р о ль ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н о в второ го п о ко лен и я н е со всем ясн ы п о ка; ещ е н е ясн ы м и остаю тся ч асти ц ы тр етьего п о ко лен и я. П о ка м ы м о ж ем сказать, ч то тяж елы й леп то н тау р асп ад ается н а μ , а μ — > е -. А тяж елы е кварки — b и t — как н естаб и льн ы е р асп ад аю тся в слаб ы х взаи м о д ей стви ях н а д р уги е ч асти ц ы :
О д н и м сло вом , тяж елы е квар ки b и t тр етьего п о ко лен и я м о гут расп ад аться в слаб ы х взаи м о д ей стви ях и р асп ад аю тся н а леп то н ы , б о зо н ы и кварки : о н и н уж н ы и н ео б хо д и м ы д ля о б р азо ван и я как леп то н ов и квар ко в, так и б озо н о в — W± . И так, м ы ви д и м , ч то ч асти ц ы — ф ерм и о н ы п ервого п о ко лен и я являю тся н аи б о лее усто й ч и вы м и и стаб и льн ы м и ч асти ц ам и , о б р азую щ и м и все вещ ество В селен н о й . П о этом у о н и и м ею т н е то лько м и кро скоп и ч еско е, н о и ко см и ч еско е, ко см о ло ги ч еско е зн ач ен и е: б ез н ей тр и н о н аш а свеч а С о лн ц е н е го р ела б ы и н е м о гла д авать З ем ле и З ем ля — н ам свет и теп ло. Ч то касается тяж елы х квар ков b и t, как сч и таю т ф и зи ки -сп ец и али сты и ко см о ло ги , он и , ви д и м о , и гр али ф ун д ам ен тальн ую р о ль в сам ую ран н ю ю эп о х у р о ж д ен и я В селен н о й , ко гд а то лько н ач алась ген ер ац и я элем ен тар н ы х ч асти ц . П р и р од а н е лю б и т ли ш н его и н е тер п и т его : о н и зач ем -то н уж н ы . В есь во п ро с заклю ч ается в том , кто и х «заказал» и с како й ц елью ? С то ч ки зр ен и я ф и ло со ф ско го ви д ен и я м и р а м и кр о части ц важ н о и сущ ествен н о в п р и н ц и п и альн о м о тн ош ен и и то , ч то сх ем а тр ех п о ко лен и й ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н ов п оказы вает глуб о кую вн утр ен н ю ю связь м еж д у ф ер м и о н ам и (леп то н ам и и квар кам и ), и х о тн о си тельн ую п р о ти во п о ло ж н о сть и взаи м о п ер ех од и м о сть такж е ф ер м и о н ов и б о зо н ов: Э то о б сто ятельство является н ео б хо д и м о й осн о во й тео р и и Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я как си н теза ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н о в. П о этом у квар к -леп то н н ая си м м етр и я является о сн о во п о лагаю щ и м ф актор ом Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я. О д н ако н ельзя р ассм атр и вать это т ф актор как ед и н ствен н ы й д ля о сущ ествлен и я Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я. Н а сам ом д еле Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е д о лж н о п р ед ставлять ф ун д ам ен тальн ую тр и ад у: 1) ф ер м и о н ы ; 2) б о зо н ы ; 3) си ла взаи м о д ей стви я. О ф ер м и о н ах м ы д о стато ч н о говор и ли . Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е, как К Х Д и электр о слаб ая тео ри я, д о лж н о б ы ть теор и ей ло кальн о й кали б р о во ч н о й си м м етр и и : главн ы м д ей ствую щ и м ли ц ом является зар яд , ген ер и р ую щ и й си лу взаи м од ей стви я. Л о кальн ая кали б р о во ч н ая си м м етр и я д олж н а со х р ан яться п р и кали б р овоч н ы х п р ео б р азо ван и ях : это — важ н ей ш ее тр еб о ван и е всех ло кальн ы х кали б р овоч н ы х тео -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
119
119
р и й . Э лектрослаб ая теор и я является ло кальн о й кали б р овоч н о й тео р и ей : закон о м со хр ан ен и я является электр и ч ески й зар яд , н о си телям и ко тор о го являю тся н е то лько ф ун д ам ен тальн ы е ф ер м и о н ы — леп то н ы (е и е +), н о и таки е б о зо н ы , как п ер ен о сч и ки эти х ф ер м и о н н ы х взаи м о д ей стви й : W± и W-. К р ом е то го , сох р ан яется н ей тр альн ы й то к, н о си телем ко торо го является н ей тр альн ы й б о зо н — Z0. С лед ует о тм ети ть, ч то теори я слаб о го ч еты р ех ком п о н ен тн о го р асп ад а Ф ер м и
н е м о ж ет б ы ть кали б ро во чн о й тео р и ей и н е является кали б р ово ч н о й теор и ей , п о то м у ч то в н ей отсутствую т п р ом еж уто ч н ы й кали б р о во чн ы й б о зо н , осущ ествляю щ и й кали б р ово ч н ы е ф ер м и о н н ы е взаи м о д ей стви я. П о это м у, как м ы уж е о тм еч али в н аш ей р аб о те, слаб о е взаи м о д ей стви е является кали б ро во ч н ы м то лько в ед и н о й электро слаб ой теор и и : п ром еж уто ч н ы м и кал и б ро во ч н ы м и б о зо н ам и -п ер ен о сч и кам и являю тся тр и вектор н ы е ч асти ц ы — W+, W- и Z0, ко то р ы е п р и о б р етаю т м ассу в р езультате С Н С (сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и ) и д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса. М ы о б это м ещ е р аз н ап ом и н аем , ч то б ы п о д ч ер кн уть ту ф и ло со ф скую м ы сль , ч то ло кальн ая кали б ро воч н ая теор и я д о лж н а о траж ать сущ н ость ф ер м и о н н ы х взаи м о д ей стви й п о ср ед ством п ром еж уто ч н ы х кали б р овоч н ы х б о зо н ов: си ла и и н тен си вн о сть ф ерм и о н н ы х взаи м о д ей стви й о п р ед еляю тся такж е и п р ом еж уто ч н ы м и кали б р ово ч н ы м и б о зо н ам и (как электр и ч ески зар яж ен н ы м и — W+, W-, так и н ей тр альн ы м то ко м Z0):
Р и с. 1.19
П оэто м у м ы сч и таем , что теор и я Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я — SU(5) — в сво ем н аи п р о стей ш ем ви д е д о лж н а о тр аж ать и м ен н о и д ео ло ги ю кали б р о во ч н о сти : кали б р ово ч н ая си м м етр и я (т. е. заряд ) д олж н а со х р ан яться п р и всех кали б ро во ч н ы х п р ео б р азо ван и ях ф ер м и он н ы х и б озо н н ы х взаи м о д ей стви й . Э то о зн ач ает н ео б хо д и м о сть п р и п о стр о ен и и ло кальн о й кали б р ово ч н о й тео р и и Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я уч ета н е то лько ф ун д ам ен тальн о й квар к -леп то н н о й си м м етр и и , н о и б о лее глуб о ко й и ф ун д ам ен тальн о й си м м етр и и п р и р од ы — б о зон н о -ф ер м и о н н о й : б о зо н н о -ф ерм и о н н ая си м м етр и я, сф орм ули р о ван н ая в тео р и и суп ер си м м етри и , является в ф и ло со ф ско м ви д ен и и и п о н и м ан и и м и р озд ан и я н еср авн и м о б о лее н е то лько глуб о ко й си м м етр и ей п о сравн ен и ю с си м м етр и ей ед и н ства всех ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и он о в — кварко в и леп тон о в, н о и является б о лее р ад и кальн о -рево лю ц и о н н ы м и зм ен ен и ем н аш его м и р о п о н и м ан и я: р азли ч и е м еж д у ф ер м и о н н о й и б о зо н н о й м атер и ей
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
120
120
глуб ж е и ф ун д ам ен тальн ее, ч ем сущ ествую щ ее разли ч и е м еж д у кв ар ковой и леп то н н о й м атер и ей . П оэто м у в и сслед о ван и и б о зо н н о -ф ер м и о н н о й си м м етр и и , как о тм еч ает А н то н и о Д зи ки ки в сво ей кн и ге «Т во рч ество в н ауке» (Д зи ки ки является автор ом п р о екто в рр -и ее-ко ллай д ер ов в Ц Е Р Н е и р уко во д и телем лаб ор атор и и в Ц Е Р Н е), о сн о вн ая зад ач а суп ер си м м етр и и со сто и т в том , ч то б ы ф ерм и о н ы о б лад али сво й ствам и б о зо н ов и , н ао б оро т, б озо н ы об лад али ф ер м и о н н ы м и сво й ствам и : ф ер м и о н н ая и б озо н н ая м атер и и д о лж н ы б ы ть взаи м о п р евр ащ аем ы то ч н о так ж е, как квар ко вая и леп то н н ая м атер и и , как м ы вы ясн и ли , взаи м о п р евр ащ аем ы . К ак м ы уви д ели , тяж елы е квар ки (b и t) в слаб ы х взаи м о д ей стви ях р асп ад аю тся н а б о лее легки е квар ки и од н о вр ем ен н о это т п ро ц есс р асп ад а всегд а со п р ово ж д ается эм и сси ей ви ртуальн ы х б о зо н о в (W+, W- и Z0), ко то р ы е в сво ю о ч еред ь р асп ад аю тся и м о гут р асп ад аться н а ф ун д ам ен тальн ы е ф ер м и о н ы — квар ки и леп тон ы :
В слаб о м р асп ад е тяж ело го квар ка b рож д ается м асси вн ы й б о зо н — W (а такж е м о гут р о ж д аться W+ и Z0). В о зьм ем сам ы й тяж елы й квар к (то ч н ее, п ар у ): З н ач и т, п ар а то п -квар ка и ан ти то п -ан ти квар ка р асп ад ается н а д ва b-квар ка (тяж елы е) и б о зо н ы W± . С лед о вательн о , м ы со всей о ч еви д н о стью ви д и м , ч то тяж елы е квар ки (b и t) в слаб ы х взаи м о д ей стви ях р асп ад аю тся н еп р ем ен н о н а б о зо н ы (W± и Z0). П оэто м у в ф и ло со ф ско м ракур се п ро ти воп о ло ж н о сть м еж д у ф ун д ам ен тальн ы м и ф ер м и о н ам и (тяж елы м и квар кам и ) и кали б ро во ч н ы м и м асси вн ы м и б о зо н ам и — W± и Z0 н е след ует р ассм атр и вать как аб со лю тн ую , н и ко гд а н е п р ео д о ли м ую п р о п асть. Н а сам ом д еле эта п р о ти во п оло ж н о сть м еж д у ф ер м и о н ам и и б о зо н ам и о тн о си тельн а: ф ер м и о н н ая м атер и я м о ж ет стать н а б о лее глуб о ко м ур о вн е б о зон н о й и , н ао б о ро т, б о зо н н ая — ф ер м и о н н о й . П о чем у? П о то м у ч то н ельзя аб со лю ти зи р о вать п о н яти е сп и н а Д и р ака и д аж е стати сти ч ески е закон ы Ф ерм и — Д и р ака и Б о зе— Э й н ш тей н а. С п и н , б езусло вн о, ф ун д ам ен тальн ы й п р и н ц и п м и кр ом атер и и , н о н е является и н е м о ж ет б ы ть всеоб щ и м п р и н ц и п о м всяко й и лю б о й м и кро м атер и и : Х и ггсо ва м атер и я, как п р ед п о лагаю т ф и зи ки -теор ети ки , н е и м еет сп и н и , след о вательн о , о н а н е п о д ч и н яется н и зако н у стати сти ки Ф ерм и — Д и р ака (1 /2), н и зако н у Б о зе— Э й н ш тей н а (0, 1, 2). И н ы м и сло вам и , п р и всей важ н о сти и зн ач и м о сти п о н яти я сп и н а Д и р ака о н о н е м о ж ет служ и ть п р егр ад о й д ля р еали зац и и б о зон н о -ф ер м и о н н о й си м м етр и и : ф ер м и о н н ая и б о зо н н ая м атер и я — ген ети ч ески и и сто р и ч ески ставш и е ф и зи ч ески е реальн о сти , и з н еко торо го б олее глуб о ко го и ф ун д ам ен тальн о го ед и н о го и зн ач ала. С то ч ки зр ен и я ф и ло со ф ско го м и р о п о н и м ан и я б о зо н н ая и ф ер м и о н н ая м атер и я, то чн о так ж е, как и квар ко вая и леп то н н ая м атер и я, сей ч ас со верш ен н о ясн о , в ко н тексте теор и и Б о льш о го взры ва и и н ф ляц и о н н о й В селен н о й есть н еч то ген ети ч ески во зн и кш ее и и стор и ч ески ставш ее и з ед и н ого н ач ала — си н гуляр н о сти .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
121
121
Н а со вр ем ен н о м ур овн е ф и зи ки ч асти ц и ко см о ло ги и таки м ед и н ы м н ач ало м , п о п р ед п о ло ж ен и ю уч ен ы х сп ец и али сто в, являю тся х и ггсы , главн о е п р ед н азн ач е н и е ко то р ы х со сто и т: «д авать всем ч асти ц ам (ф ерм и о н ам и б о зо н ам ) м ассу». А м о ж ет б ы ть, в п ер вы е 1 00 секун д (о т н уля д о 1 00 с) в и н ф ляц и о н н о й В селен н о й п р и скаты ван и и ви р туальн о сти и з ло ж н о го вакуум а к р еальн о м у вакуум у п р о и сх од и т ген ер ац и я (т. е. ро ж д ен и е) элем ен тар н ы х ч асти ц , ко то ры м д аю т х и ггсы н е то лько м ассу, н о и зар яд и сп и н : вся эта ф ун д ам ен тальн ая тр и ад а о б лад ает «б егущ и м зн ач ен и ем ». Т аки м о б р азом , ф и ло со ф ско е р ассм о тр ен и е Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я как тео р и и си н теза тр ех ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — си льн ы х ц ветн ы х и электро слаб ы х — заклю чается в то м , ч то о н о (Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е) в сво ей ко н ц еп туальн о й стр уктуре д о лж н о вы р аж ать: во -п ер вы х , квар к-леп то н н ую си м м етр и ю как взаи м о п ерех од и м о сть ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н ов — квар ков и леп то н о в. Г лавн ы м след стви ем это й о тн о си тельн ости ф ер м и о н о в д о лж ен б ы ть р асп ад п ро тон а. В о -втор ы х , как н ам в ф и ло со ф ско м ви д ен и и п р ед ставляется, Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е в своей тео р ети ч еско й стр уктур е д о лж н о о тр аж ать и б о зо н н о ф ер м и о н н ую си м м етр и ю как взаи м о п ерех од и м о сть ф ун д ам ен тал ьн ы х ф ерм и о н ов и ф ун д ам ен тальн ы х б о зо н о в как п ер ен о счи ко в ф ерм и о н н ы х взаи м о д ей стви й . П оэтом у суп ер си м м етри я как теори я б о зо н н о -ф ер м и о н н о й си м м етр и и д о лж н а со стави ть н ео б хо д и м ы й стр уктур н ы й ком п о н ен т тео р и и Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я. (П о ка в это й связи м ы о ставл яем в сторон е п р о б лем у суп ер си м м етр и ч н ы х п ар тн еро в — скварки и слеп то н ы , ф оти н о , глю и н о, зи н о , ви н о, гр ави ти н о и т. д . Э то п р ед м ет о со б ого ф и ло со ф ско го и сслед о ван и я и о см ы сли ван и я.) К огд а м ы п и ш ем о б о зон н о ф ер м и о н н о й си м м етр и и в ко н тексте тео ри и Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я, то п о д б о зо н ам и м ы п о н и м аем те р еальн ы е кали б р ово ч н ы е б о зо н ы , ко то ры е являю тся р еальн о ф и зи ч ески м и п ер ен о счи кам и р еальн ы х ф ерм и о н н ы х ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — си л ьн ы х ц ветн ы х квар к-глю о н н ы х и электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й , п ро м еж уто ч н ы м и б озо н ам и ко тор ы х являю тся глю о н ы , ф о то н , W± и Z0. Ч то касается вы ш еп ер еч и слен н ы х суп ер си м м етр и ч н ы х п ар тн еро в, то о н и ещ е н е о б н ар уж ен ы в эксп ер и м ен те и п о том у о н и являю тся ещ е ги п отети ч ески м и : как ги п о тети ч ески е суп ер п ар тн ер ы и звестн ы х н ам ф ерм и он о в и б о зо н ов н е д о лж н ы б ы ть стр уктуро об разую щ и м и ком п о н ен там и тео р и и Б о льш ого об ъ ед и н ен и я. Н аш а ф и ло соф ская м ы сль заклю ч ается в то м , ч то Б о льш о е об ъ ед и н ен и е как теор и я р еальн о й ло кальн ой кали б р о во чн о й си м м етри и д о лж н о б ы ть о тр аж ен и ем в сво ей ко н ц еп туальн о й стр укту р е д вух р еальн ы х классо в р еальн ы х ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н н о -б о зо н н ы х взаи м о д ей стви й — си льн ы х ц ветн ы х квар к-глю о н н ы х и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й , ф ун д ам ен тальн ы м и ф ер м и о н ам и ко то р ы х являю тся р еальн ы е леп то н ы и б озо н ы — γ, W± и Ζ 0. В се эти ф ун д ам ен тальн ы е ф ер м и о н ы — квар ки и леп то н ы — и ф ун д ам ен тальн ы е б озо н ы — глю о н ы , ф о то н , W± и Z° — во сп ро и зво д и м ы м н о го кр атн о в эксп ер и м ен те и п о том у являю тся р еальн ы м и м и кро ч асти ц ам и , т. е. об ъ екти вн ы м и . В это м ф и ло со ф ско м ракур се Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е является р еальн о й тео р и ей , о тр аж аю щ ей в сво ей ко н ц еп туальн о й стр уктур е корр елят о б ъ екти вн о й и сти н ы . А теп ер ь, ч тоб ы луч ш е ф и ло со ф ски о см ы сли ть тео р и ю Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я, н аско лько о н а и сти н н а и д о сто вер н а, н ео б х о д и м о и сслед о вать р еальн ы й ген ези с и сто р и ч еско го стан о влен и я и р азви ти я трех ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й —
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
122
122
си льн ы х ц ветн ы х и электро слаб ы х в ко н тексте эво лю ц и и В селен н о й : все эти ф ун д ам ен тальн ы е взаи м о д ей стви я — о б ъ екти вн о -ставш и е р еальн о сти , и м ею щ и е н ач ало сво его р о ж д ен и я, стан о влен и я и ф ор м и р ован и я в ц ело стн ы е стр уктурн ы е о б р азован и я. М о ж н о то лько сх ем ати ч ески в ф и ло соф ско м р акурсе п р ед п о лож и ть ген ези с и сто р и ч еско го об р азо ван и я эти х ф ун д ам ен тальн ы х взаи м од ей стви й (ср азу ж е о го вор и м ся, ч то н и ж еслед ую щ и е р ассуж д ен и я п р ед ставляю т со б о й п о п ы тку ф и ло со ф ско го о см ы сли ван и я и п о н и м ан и я р еальн ого ген ези са, а н е н ауч н о го о п и сан и я и о б ъ ед и н ен и я: ф и ло со ф ское п о н и м ан и е р еальн о го ген ези са д о лж н о о сн о вы ваться н а то ч н о м зн ан и и и ф и ксац и и н ауч н ы х д ан н ы х ). Н ач н ем с «сам о го н ач ала»: «н ач ало м всех н ач ал является си н гуляр н о сть» как б еско н еч н ая п ло тн о сть м атер и и -эн ер ги и . В си н гуляр н ости п ростр ан ство -вр ем я «о стан о ви ло сь». В си лу каки х -то вн утр ен н и х , н ам ещ е н е и звестн ы х , п р о ти вор еч и вы х п ро ц ессов (м о ж ет б ы ть, п ло тн о сть, д авлен и е и ги п ер вы со кая тем п ер атур а) п ро и схо д и т катастр о ф и ч ески Б о льш о й взр ы в, ко тор ы й служ и т и сто ч н и ком и п р и ч и н о й р азр уш ен и я си н гуляр н о сти , в р езультате ч его о б р азуется эн тро п и й н ы й х ао с м атер и и -эн ер ги и . С ам ы м вп еч атляю щ и м м ом ен том , зах ваты ваю щ и м ф и ло со ф ски й д ух ви д ен и я В селен н о й , является сли ян и е и взаи м о п ро н и кн о вен и е тр ех ветвей (т. е. ф и зи ки ч асти ц , астр оф и зи ки и со вр ем ен н о й ко см о ло ги и ) ед и н о го (как о п р ед ели л Д екар т, м атем ати ческо го ) ство ла, ко р н и (ф и ло со ф ски е) котор о го глуб о ко ух о д ят вглуб ь ты сяч елетн ей и сто р и и ч ело веч еско й м ы сли : ф и ло со ф ски й си м б и о з ф и зи ки ч асти ц , ко см о ло ги и и астро ф и зи ки — сам о е вы д аю щ ееся д о сти ж ен и е п о след н и х д есяти лети й п р ош ло го века. Ф и зи ка ч асти ц н еуд ер ж и м о п ро н и кает в сам ую глуб о кую тай н у п р и р од ы , р аскр ы вая и устан авли вая всеоб щ и е п р и н ц и п ы и зако н ы В селен н о й : со зд ан о вели ч ествен н о е зд ан и е со вр ем ен н о го естество зн ан и я, о сн о вн ы м и стр уктур н ы м и кар касам и являю тся ед и н ая электро слаб ая тео р и я, К Х Д и Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е как ф и ло со ф ски й си н тез электро слаб ы х и ц ветн ы х си льн ы х взаи м од ей стви й . Р азро зн ен н ы е, н а п ервы й взгляд , м и ры слаб ы х , электр ом агн и тн ы х и ц ветн ы х взаи м о д ей стви й встаю т п ер ед уд и влен н ы м ч ело вечески м взором как р азли ч н ы е асп екты п ро явлен и я ед и н ой вн утр ен н ей п р и ро д ы н аш его м и р озд ан и я. В ко см о ло ги и б лаго д ар я вели ч ай ш ем у и н теллектуальн о м у п р озр ен и ю Г . Г ам ова (ам ер и кан о -советском у ф и зи ку -теор ети ку) со зд ан а стро й н ая о сн о во п о лагаю щ ая ко см о ло ги ч еская м о д ель Б о льш о го взр ы ва, о п и сы ваю щ ая и об ъ ясн яю щ ая р о ж д ен и е, стан о влен и е и эво лю ц и ю р асш и р яю щ ей ся В селен н о й в ц ело м : Б о льш о й взр ы в Г . Г ам о ва — это эво лю ц и о н н ая тео р и я В селен н о й , то чн о так ж е, как д ар ви н о вская теор и я является эво лю ц и о н н о й теор и ей ж и во й п р и ро д ы . А астро ф и зи ч ески е н аб лю д ен и я и и сслед о ван и я В селен н о й и ее ко см и ч ески х о б ъ екто в с п ом ощ ью м етод ов, и д ей и зако н о в ф и зи ки ч асти ц и ко см о ло ги и д аю т н ам н ево сп о лн и м ую п р елесть ед и н ства м и кро м и р а и ко см о са, ед и н ства всех м и р ов В селен н о й : В селен н ая п р ед стает п еред н ам и как ед и н ая и ц ело стн ая суп ер структур а (р и с. 1.20 ). С о врем ен н о е ф и ло со ф ско е м и ро во сп р и яти е и м и р о п о н и м ан и е н ем ы сли м ы вн е это й ф ун д ам ен тальн о й тр и ад ы ош ело м ляю щ и х д о сти ж ен и й ф и зи ки ч асти ц , астро ф и зи ки и ко см о ло ги и : ф и ло со ф и я о б язан а п ер есм о тр еть свои тр ад и ц и о н н ы е п р ед ставлен и я о м и р ах В селен н о й и зан о во о см ы сли ть эти ф ун д ам ен тальн ы е д о сти ж ен и я, п р еоб р азую щ и е н аш е во ззр ен и е н а п р и ро д у В селен н о й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
123
123
Р и с. 1.20
Н аш а ф и ло соф и я д о си х п ор «п ро зяб ает» все ещ е в стар ом «о д еян и и »: ее н ельзя свести н и к со ц и о ло ги и , н и к н ауке то лько о культур е и ли ц и ви ли зац и и . О н а н е м о ж ет б ы ть свед ен а к н ау ке о ц ен н о стях , т. е. акси о ло ги и ; о н а есть п р еж д е всего ф и ло со ф и я п о зн ан и я и сти н ы , п р и ч ем о б ъ екти вн о й . Ф и ло со ф и я заро д и лась как ф и ло со ф и я п р еж д е всего ко см о са, его п р о и сх о ж д ен и я и з х ао са, его стро ен и я и м ельч ай ш и х стро и тельн ы х ки р п и ч и ко в, и з ко тор ы х о н п о стро ен . П оэто м у, естествен н о , сн ач ала вели ки е гр еки геро и ч еско й эп ох и р азви вали и р азр аб аты вали ф и ло со ф и ю как уч ен и е о п р и ро д е ко см о са, а затем уж е зан и м али сь п р о б лем о й соц и о ло ги и и н равствен н о сти как н ауки о д о б р е и зле и т. д . В ся и стор и я ф и ло со ф ско й м ы сли ч еловеч ества сви д етельствует, ч то н и о д н а кр уп н ая ф и лосо ф ская ш кола, н и о д и н вели ки й ф и ло со ф -м ы сли тель н е п р охо д и ли м и м о и сслед о ван и я и п он и м ан и я п р и р од ы м и ро зд ан и я, ко см о са, В селен н о й : вся и сто р и я ф и лосо ф и и , ухо д ящ ая вглуб ь ты сяч елети й , — в ц ело м п о п ы тка о б ъ ясн и ть зако н ы м и р озд ан и я, его р ож д ен и я и р азви ти я и п о п ы тка п о н ять р оль, м есто и см ы сл ч ело веч еско го б ы ти я в этом н еоб ъ ятн ом м и р е. И то лько ф ун д ам ен тальн ая тр и ад а ф и зи ки ч асти ц , астро ф и зи ки и ко см о ло ги и н а со вр ем ен н о м ур о вн е зн ан и й о В селен н о й д ает н ам о сн ован и е д ля и сти н н о ф и ло со ф ско го м и р ово сп р и яти я и м и роп о н и м ан и я: эта тр и ад а д ает о твет н а те ф и ло со ф ско -м и ро во ззр ен чески е во п ро сы (п р о б лем ы ), ко тор ы е о б ур евали ч ело веч ески й д ух и и н тел лект н а п р о тяж ен и и всей и стор и и ч ело веч еско го б ы ти я и м ы сли . Ф и лосо ф и я — это н е то лько н аука, тео р и я, уч ен и е о м и ре: о н а есть сам о ч ело веч еско е б ы ти е в м и ро зд ан и и . П оэто м у, след уя за М ер аб о м М ам ар д аш ви ли , ф и ло соф и я — сам о ч ело веч еско е сущ ество ван и е во вселен ско м м и ро зд ан и и . В это м со сто и т о сн овн ое п р ед н азн ач ен и е ф и ло со ф и и : зн ать это м и розд ан и е, ч то б ы п о н ять см ы сл сво его сущ ество ван и я в н ем . В ч ем ж е со сто и т главн о е ф и ло со ф ско е зн ач ен и е Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я как теор и и си н теза тр ех ф ун д ам ен тальн ы х взаи м од ей стви й ? В се-таки главн о е ф и ло со ф ско е зн ач ен и е тео ри и (м о д ели ) Б о льш о го об ъ ед и н ен и я заклю ч ается н е в то м , ч то о н а об ъ ед и н и ла тр и со верш ен н о р азн ы е ти п а взаи м о д ей стви й . Б езусло вн о, о б ъ ед и н ен и е в о д н о й м о д ели тр ех р азли ч н ы х взаи м од ей стви й и р ассм о тр ен и е и х как р азли ч н ы х асп екто в п р оявлен и я б о лее глуб о ко го и ун и вер сальн о го ед и н о го взаи м о д ей стви я являю тся вы д аю щ и м ся д о сти ж ен и ем ф и зи ч еско й теор ети ч еско й м ы сли о м и кро ч асти ц ах. М ы н и ско лько н е стр ем и м ся в како й -то степ ен и п р и н и зи ть это вели ко леп н о е о б о б щ ен и е тр ех взаи м о д ей стви й — электро слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х . Н аоб ор о т, Б о льш о е о б ье-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
124
124
д и н ен и е SU(5), п о стро ен н о е Д ж о р д ж и и Г лэш о у, н а сам ом д еле вели ко е соо р уж ен и е теор ети ч еской м ы сли и м атем ати ч еской и н туи ц и и : о н о — важ н ое и сущ ествен н о е о см ы слен и е и п о н и м ан и е н ам и глуб о ко го ед и н ства м и кр ом и р а, и все ж е м ы д о лж н ы п р ед ельн о ясн о и то ч н о оч ер ти ть д ем ар кац и ю м еж д у ф и зи ч ески м и ф и ло со ф ски м зн ач ен и ем теор и и Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я. А о н а, т. е. эта д ем ар кац и я, заклю ч ается в том , ч то главн о е ф и ло со ф ско е зн ач ен и е Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я со сто и т в н ауч н о м о б ъ ясн ен и и аси м м етр и и н аш ей В селен н о й , п р еж д е всего аси м м етр и и м еж д у вещ еством и ан ти вещ ество м : н аш а В селен н ая есть вещ ествен н ая б ез ан ти вещ ества. С лед о вательн о , главн о е ф и ло со ф ско е зн ач ен и е тео р и и Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я заклю ч ается в аси м м етр и и н аш ей В селен н о й п о о тн о ш ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству: н аш а В селен н ая есть вещ ествен н ая б ез ан ти вещ ества. А куд а и сч езло ан ти вещ ество? В ед ь в сам ую р ан н ю ю эп о х у Б о льш ого об ъ ед и н ен и я п р и эн ер ги ях 1015 и 10 16 Г эВ сущ ество вала ф ун д ам ен тальн ая си м м етр и я м еж д у ф ун д ам ен тальн ы м и ф ер м и о н ам и : 1) си м м етр и я м еж д у квар кам и и ан ти квар кам и ; 2) си м м етр и я м еж д у леп то н ам и и ан ти леп тон ам и (т. е. электро н ам и и п ози тр о н ам и ); 3) квар к-леп то н н ая си м м етр и я. И н ы м и сло вам и , в это т п ер и о д Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я ч и сло квар ков р авн о ч и слу ан ти квар ков, а такж е ч и сло леп то н о в р авн о чи слу ан ти леп то н ов (т. е. чи сло электро н ов р авн о ч и слу п о зи тр о н о в). С лед о вательн о , в эп ох у Б о льш ого о б ъ ед и н ен и я ч и сло ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н ов (т. е. квар ко в и леп то н о в) б ы ло р авн о чи слу ф ун д ам ен тальн ы х ан ти ф ерм и о н ов (т. е. ан ти квар ко в и ан ти леп то н о в). О д н и м сло во м , в эп ох у Б о льш о го об ъ ед и н ен и я п р и эн ер ги ях 1 0 15 и 1 0 16Г эВ н аш а м и кро вселен н ая б ы ла си м м етр и ч н о й п о о тн ош ен и ю к ф ун д ам ен тальн ы м ф ер м и о н ам и ан ти ф ер м и о н ам : ко ли ч ество ф ер м и о н ов и ан ти ф ер м и он о в б ы ло о д и н ако вы м . С п р аш и вается, п о ч ем у со вр ем ен н ая н аш а В селен н ая, н ам и н аб лю д аем ая, аси м м етр и ч н а, т. е. со сто и т то лько и з вещ ества б ез ан ти вещ ества: о н а со сто и т и з квар ко в и леп то н ов б ез ан ти квар ко в и ан ти леп то н о в, и з ад р о н о в б ез ан ти ад р о н о в, и з яд ер б ез ан ти яд ер, и з атом о в б ез ан ти ато м о в. К уд а и сч езло все это ан ти вещ ество? П о чем у и каки м о б р азо м он о и сч езло с ар ен ы В селен н о й ? О д н и м сло во м , п о ч ем у, как и каки м о б р азо м р ан н яя си м м етр и чн ая В селен н ая в н асто ящ ее врем я стала аси м м етр и ч н о й В селен н о й ? Б езусло вн о, н ад это й ун и кальн о й и таи н ствен н о й п ро б лем о й р азм ы ш ляли м н о ги е и м н о ги е вы д аю щ и еся ум ы ф и зи ко в и ко см о ло го в: о н а о ставалась н ер азр еш и м ой тай н о й д о сер ед и н ы 60 -х гг. п р о ш лого века, п о ка в 1 96 6 -1 967 гг. вели ки й н аш со о теч ествен н и к — ф и зи к и м уж ествен н ы й гу м ан и ст А н д р ей Д м и тр и еви ч С ах аро в н е р азгад ал эту вели кую тай н у п р и ро д ы . К ак б ы ло о тм еч ен о в н аш ей р аб о те, д ух овн ы м отц о м ан ти м атер и и яви лся вели ки й ф и зи к всех вр ем ен П о ль А н д р и ен М ори с Д и р ак, ко то р ы й в сво ем зам еч ательн ом м атем ати ческо м ур авн ен и и 1 9 27 г. сф ор м ули ро вал ф акти чески вп ер вы е и д ею си м м етр и и зар яд о во го со п ряж ен и я как ко н кр етн о е то ж д ество ч асти ц ы (электр о н а) и ан ти ч асти ц ы (п о зи тро н а). А и зящ н о е м атем ати ческо е о б о сн ован и е и д еи си м м етр и и заряд ово го со п ряж ен и я — как ф ун д ам ен тальн о го п р и н ц и п а п р и ро д ы : взаи м н ая со п р яж ен н о сть ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы — н ео тъ ем лем ы й зако н со хр ан ен и я п р и ро д ы .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
125
125
О д н ако, как м ы о б это м п и сали , 1 957 г. стал вели ки м п ер ело м н ы м м о м ен том кр уш ен и я в слаб ы х взаи м од ей стви ях од н о го п р и н ц и п а си м м етр и и за д р уги м : сн ач ала н и звер гаю тся со сво его аб со лю тн о го п ьед естала Ρ — ч етн о сть, а затем С -си м м етр и я. Н е усп ели Л . Л ан д ау, Л и и Я н г сф о рм ули р о вать ко м б и н и р о ван н ую С Р -теори ю , п р и ш ли вести о н есо хр ан ен и и в слаб ы х взаи м о д ей стви я С Р -си м м етр и и и Т и н вар и ан тн о сти в 19 64 г.: слаб о е взаи м о д ей стви е п р ед стало п ер ед уд и влен н ы м взор ом ф и зи ко в-элем ен тарщ и ко в н асто ящ и м «клад б и щ ем » н и звер гн уты х п р и н ц и п о в си м м етр и и — Р , С , С Р и Т . О ставалась о д н а С Р Т -теор и я н езы б лем о й во всех эксп ер и м ен тах : то лько о д н о вр ем ен н о е п р ео б р азо ван и е тр ех о п ерац и й си м м етр и и является ф ун д ам ен тальн ы м зако н ом сох р ан ен и я п р и ро д ы . В это й д р ам ати ч еско й н ауч н о й атм о сф ер е акад ем и к А . Д . С ах аров вы д ви н ул со вер ш ен н о «д и кую », «сум асш ед ш ую » и д ею о то м , ч то аси м м етр и я н аш ей В селен н о й п о о тн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству является след стви ем С Р н есо хр ан ен и я в сам ую ран н ю ю эп о ху В селен н о й : п о ло ж ен и е о том , ч то С Р н есо хр ан ен и е — п р и ч и н а аси м м етр и ч н о сти В селен н о й , б ы ло зам еч ательн о й р ево лю ц и о н н о й ги п о тезо й , ко тор ая н ах од и т свое теор ети ч еское о б о сн о ван и е в Б о льш ом о б ъ ед и н ен и и : вели кая и д ея акад ем и ка С ах аро ва яви лась осн о во п о лагаю щ ей в п о стро ен и и сам о со гласо ван н о й теор и и Б о льш о го об ъ ед и н ен и я. М ы о стан о ви м ся то лько н а тр ех м ом ен тах , н е вхо д я н и в м атем ати ч ески е, н и в ф и зи ч ески е д етали и то н ко сти : н аш а зад ач а б олее скр о м н ая — ф и ло со ф ски о б ъ ясн и ть и п о н ять аси м м етр и ч н о сть н аш ей В селен н ой : 1) си м м етр и ч н ость р ан н ей В селен н о й ; 2) то тальн ая «вселен ская» ан н и ги ляц и я ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н о в и ан ти ф ер м и о н о в как н ар уш ен и е и зн ач альн о й си м м етр и и р ан н ей В селен н о й ; 3) эп ох а го сп о д ства аси м м етри и : В селен н ая аси м м етр и ч н а. О б щ ая п р и р од н ая ло ги ка р азви ти я В селен н о й со стои т в п ер ехо д е о т б о лее вы со ко й си м м етр и и в эп о х у р ан н ей В селен н о й к б о лее н и зко й си м м етр и и в п о след ую щ ем ее р азви ти и : м ех ан и зм ом это го п ер ехо д а о т б о лее вы со ко й си м м етри и к б о лее н и зко й си м м етр и и является сп о н тан н о е н аруш ен и е вы соко й си м м етр и и . В этом ф и ло соф ско м ко н тексте Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е как ло кальн ая кали б ро во чн ая теор и я взаи м о д ей стви я всех ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н о в — квар ко в и леп то н о в — п о ср ед ство м п р ом еж уто чн ы х кали б рово ч н ы х (ги п о тети ч ески х ) б о зо н о в Х и ггса зан и м ает о соб о е п о ло ж ен и е: ф и ло со ф ско е зн ач ен и е ан али за Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я заклю ч ается в том , ч то о н д ает н ам возм о ж н о сть о б ъ ясн и ть и п о н ять — п о ч ем у и каки м об р азом В селен н ая и з вы со ко й си м м етр и и п ревр ати лась в аси м м етр и чн ую суп ер си стем у п о отн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству. П р и эн ер ги ях 10 15 и 10 16Г эВ , т. е. п р и эн ер ги ях Б о льш о го об ъ ед и н ен и я, В селен н ая б ы ла м о лод ой и п о то м у о н а б ы ла вы со ко си м м етр и ч н о й : все ф ун д ам ен тальн ы е ф ер м и о н ы — квар ки и леп то н ы — и ан ф ер м и о н ы — ан ти квар ки и ан ти леп то н ы — б ы ли си м м етр и чн ы : си м м етри я б ы ла м еж д у квар кам и и ан ти квар кам и , т. е. ч и сло квар ко в б ы ло р авн о чи слу ан ти квар ков. Т акая ж е си м м етр и я сущ ество вала м еж д у леп то н ам и и ан ти леп то н ам и : ч и сло л еп то н о в (электр о н о в) б ы ло р авн о чи слу ан ти леп то н о в (п о зи тр он о в). Т аки м о б р азом , п р и эн ер ги ях Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я сущ ество вала и зн ач альн ая си м м етр и я м еж д у всем и ф ун д ам ен тальн ы м и ф ерм и о н ам и (квар кам и и леп то н ам и ) и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
126
126
ан ти ф ер м и о н ам и (ан ти квар кам и и ан ти леп тон ам и ): р ан н яя В селен н ая, д ей стви тельн о , б ы ла вы со ко си м м етр и ч н о й п о о тн о ш ен и ю к ф ун д ам ен тальн ы м ч асти ц ам и ан ти ч асти ц ам . И х взаи м о д ей стви я п о ср ед ством м асси вн ы х кали б ро во ч н ы х б о зо н о в Х и ггса п р о и сх од ят в сверх м ало м р ад и усе 10 -28 см , ко то ры й д аж е м ы слен н о тр уд н о себ е п р ед стави ть. Д ля н агляд н ого п р ед ставлен и я м о ж ет служ и ть след ую щ и й п р и м ер : если р ад и ус п ро тон а 1 0 -13 см увели ч и ть д о р азм еро в н аш его С о лн ц а, то со ответствую щ и й р ад и ус взаи м о д ей стви я ф ер м и о н о в с х и ггсам и ср авн и м с 1 м к. В Б о льш ом об ъ ед и н ен и и ф у н кц и я х и ггсо в со сто и т н е то лько в то м , ч то о н и являю тся п ро м еж уто ч н ы м и кали б р овоч н ы м и б озо н ам и : и х р о ль зн ач и тельн а и сущ ествен н а. О сн о вн о е и х п р ед н азн ач ен и е со сто и т и в то м , ч тоб ы «д авать» всем ч асти ц ам м ассу, как о тм еч аю т автор ы кн и ги «В вед ен и е в эксп ер и м ен тальн ую ф и зи ку ч асти ц » Ю . Л ю б и м о в и Д . К и ш (М ., 2 001 ). П оэто м у ро ль х и ггсо в ф ун д ам ен тальн а, и б о аб со лю тн о н ем ы сли м б ез м ассы н е то лько м и кром и р , н о и косм и ч ески й и ко см о ло ги ч ески й м и р в ц ело м : б ез м ассы , о соб ен н о гр ави тац и о н н о й , со вер ш ен н о н ево зм о ж н о п р ед стави ть и о б р азован и е н аш ей В селен н о й в ее кр уп н о м асш таб н ой стр уктур е.
Р и с. 1.21
Т р и ад а: м асса, зар яд и сп и н — тр и ти п а, и з ко то р ы х соор уж ается н аш е м и ро зд ан и е и н а ко то р ы х о н о д ер ж и тся (ри с. 1.21 ). Р о ль сп и н а так ж е ф ун д ам ен тальн а, как и р о ль м ассы и зар яд а, и б о и м ен н о сп и н является о п р ед еляю щ и м кван то вы м ч и сло м п ро вед ен и я ч етко й д ем ар кац и и м еж д у ф ер м и о н ам и со сп и н ом 1 /2 и б о зо н ам и с ц ело ч и слен н ы м зн ач ен и ем сп и н а 0 , 1,2,... В суп ер си м м етр и и как теори и б о зо н н о -ф ер м и о н н о й си м м етр и и и п он яти е сп и н а и м еет н е аб со лю тн о е зн ач ен и е, а «б егущ ее зн ач ен и е»: о н о такж е является о тн о си тельн ы м и и зм ен ч и вы м . Ф ерм и он ы д о лж н ы о б лад ать в суп ер си м м етр и и б о зо н н ы м и сво й ствам и и , н ао б ор о т, б о зо н ы д о лж н ы о б лад ать ф ер м и о н н ы м и сво й ствам и . О сн о вн о е тр еб о ван и е суп ер си м м етр и и — взаи м о п ер ехо д и м о сть ф ер м и о н ов и б о зо н ов: б о зон ы и ф ер м и о н ы взаи м о зам ен яем ы , как квар ки и леп то н ы в Б о льш ом о б ъ ед и н ен и и . В сп о м н и м тот н агляд н ы й п р и м ер , ко тор ы й п р и во д и т А н то н и о Д зи ки ки в сво ей кн и ге «Т во р чество в н ауке» (М ., 200 0), со зр и телям и — го сп о д ам и ф ер м и о н ам и и го сп о д ам и б озо н ам и — в театр е н а 1 00 0 м ест: каж д ы й ф ер м и о н зан и м ает в си л у зако н а зап р ета П аули то лько од н о м есто -кр есло в театр е: ч и сло ф ерм и о н ов -зр и телей в театр е м о ж ет б ы ть то лько 1 00 0. А госп о д б о зо н о в н а о д н ом м есте-кр есле м ож ет си д еть ско лько уго д н о — 1 0 00 и д аж е б о льш е м и лли о н а. В это й связи н ам п р ед ставляется весьм а и н тер есн ы м и ор и ги н альн ы м р азм ы ш лен и е А н то н и о Д зи ки ки о п р и ро д е п ро стр ан ства: п р и ро д а п ро стр ан ства б о зо н н ая. В о врем ен и м ы н е м о ж ем д ви гаться вп ер ед и н азад , а в п р о стр ан ств е во зм о ж н о д ви гаться вп ер ед и н азад во всех ч еты р ех н ап р авлен и ях. Е сли в сам ом д еле п р и р од а п р о стр ан ства б о зо н н ая, то и з это го п о ло ж ен и я, н ам п ред ставляется, след ует о ч ен ь важ н ы й и сущ ествен н ы й ф и ло со ф ски й вы вод : п о ло ж ен и е — в м ало м со д ер ж и тся вели ко е — н е связан о ли с б о зо н н о й п р и р од о й п ро стран ства? (П р и м ер ы : ч ер н ы е д ы р ы , квазары и т. д .) В м ало м п р о стр ан стве как то ч ке б еско н еч н ости со д ер ж и тся н ео б ъ ятн о е вели ко е — си н гуляр н о сть в ч ер н ы х д ы р ах и т. д . П оэто м у м ы сч и таем , ч то ф и ло со ф ское зн ач ен и е б о зо н н о й м атер и и вы хо д и т д алеко за п р ед елы о б ласти п р о сто п ер ен осч и ко в ф ерм и о н н ы х взаи м од ей стви й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
127
127
В ч ем ж е состо и т ф и ло соф ски й см ы сл и зн ач и м о сть п лан ко вского м асш таб а м ассы 1 0 19Г эВ ; lр l = 10-35см ; tpl = 10-45 с; п ло тн о сть 10 96 г/см 3; тем п ер атур а t = 1030° С ? В ф и ло со ф ско м см ы сле п лан ко вски й м асш таб — во зм о ж н о сть п о стро ен и я теор и и В ели ко го о б ъ ед и н ен и я всех ч еты р ех взаи м о д ей стви й , в том ч и сле и гр ави тац и о н н о го : теор и я В ели ко го о б ъ ед и н ен и я — «тео р и я всего сущ его ». А в ч ем ж е ф и ло со ф ски й см ы сл это й «тео р и и всего су щ его »? О твет п р ост: в б еско н еч н о м ало м со д ер ж и тся б еско н еч н о вели ко е. К ак и н ач е м ы сли ть, если в п лан ко вском м асш таб е п лотн о сть м атер и и д о сти гает 10 96 г/см 3?! Э то во зм о ж н о , если п р и ро д а п ро стр ан ства б о зон н ая, если «в о д н ом м есте-кр есле м о гут си д еть н е то льк о ты сяч и го сп од б озо н о в, н о и м и лли о н ы и б о лее». П оэто м у, как о тм еч ает од и н и з авто ров Б о льш о го об ъ ед и н ен и я Ш . Г лэш о у в сво ей кн и ге «О ч аро ван н ая ф и зи ка» (М ., 2 002 ), Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е — тео ри я о б еско н еч н о м алом , со д ер ж ащ ем б еско н еч н о вели ко е: м алое и вел и ко е взаи м о п ро н и каю т.
§4. А си м м етр и я В сел ен н ой Ч то б ы лучш е и ясн ее п р ед стави ть, п о ч ем у и каки м о б р азом вы со ко си м м етр и ч н ая р ан н яя, м о ло д ая В селен н ая п р евр ати лась в аси м м етр и чн ую В селен н ую п о о тн о ш ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству, м ы о б р ати м ся к сам ом у н ач алу р о ж д ен и я В селен н о й : таки м н ач ало м б уд ет Б о льш о й взр ы в, ко то р ы й в п ер вы е сто секун д вы зы вает и н ф ляц и о н н ую стад и ю стан овлен и я м о ло д о й В селен н о й . И н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й и н тер есн а н е то лько тем , ч то о н а п р ед ставляет со б о й катастро ф и ч еско е «взд ути е» в ее р азм ер ах : заверш ен и ем и н ф ляц и о н н о й стад и и м о ло д о й В селен н о й является ген ер ац и я элем ен тар н ы х ч асти ц , п р еж д е всего ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н о в и б о зо н о в. А ген ер ац и я части ц связан а с р асщ еп лен и ем ед и н о го ф ун д ам ен тальн о го взаи м о д ей стви я н а р азли ч н ы е ти п ы взаи м о д ей стви й — гр ави тац и о н н о е, си льн о е и электро слаб о е. Т о ч н ая кар ти н а ген ер ац и и ч асти ц и и х взаи м о д ей стви й ещ е н е со всем ясн а. О д н о н есом н ен н о , ч то ген ер ац и я ч асти ц вы зы вает и х взаи м о д ей стви я. О д н ако д ля всего это го н ео б х о д и м о, что б ы ро ж д аем ы е ч асти ц ы п р и об р ели м ассу, зар яд , сп и н : сп и н н ео б хо д и м д ля р азли ч ен и я ф ер м и о н ов и б о зо н ов, а заряд н ео б х од и м д ля ко н стан ты связи . А о т м ассы зави си т н е то лько сам о сущ ее б ы ти е ч асти ц , н о и и х взаи м о д ей стви е. О д н и м словом , б ез м ассы , зар яд а, сп и н а н ем ы сли м о н е то лько сам о сущ ее б ы ти е ч асти ц , н о и и х ти п ов взаи м о д ей стви й . 1. С п и н ч етко р азд еляет все ч асти ц ы н а ф ер м и о н ы и б о зо н ы : ф ер м и о н ы — и сто ч н и к кали б р ово ч н ы х п о лей (кван то вы х ), а б о зо н ы — кали б р овоч н ы е п р ом еж уто ч н ы е п ер ен о сч и ки эти х ф ер м и о н н ы х взаи м о д ей стви й . 2. З аряд , н о си телям и ко тор о го являю тся как ф ер м и о н ы , так и б о зо н ы , о п ред еляет си лу взаи м од ей стви я: зар яд ген ер и р ует си лу взаи м о д ей стви я. О н является о п р ед ели телем ко н стан ты связи . 3. М асса о п р ед еляет сам о б ы ти е ч асти ц и и х взаи м о д ей стви е: о т м ассы зави си т н аш м и р как в м и кр о ко см о се, так и в м акро косм о се. П ерво й кар ти н о й м и р а п о сле и н ф ляц и о н н о й В селен н о й являет «теор и я всего сущ его » как ед и н ства всех ч еты р ех взаи м о д ей стви й , вклю ч ая и гр ави тац и о н н о е, р и суем ая н ам и н а п лан ко вско м м асш таб е м ассы 10 19Г эВ .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
128
128
В то ро й кар ти н о й м и р а м о ло д о й В селен н о й является н ам и р ассм атр и ваем ая теор и я Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я: Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е о б ъ ед и н яет в сво ей стр уктур е тр и ти п а взаи м о д ей стви й — си льн ы е ц ветн ы е квар к -глю о н н ы е и электр о слаб о е. О н о н е вклю ч ает гр ави тац и о н н ое взаи м од ей стви е, ко тор о е о тщ еп и ло сь в р езультате С Н С о т ед и н ства тр ех д р уги х взаи м о д ей стви й — С В и Э С В . В Б о льш о м о б ъ ед и н ен и и си льн о е ц ветн о е квар к -глю о н н о е взаи м о д ей стви е и электро слаб о е взаи м о д ей стви е си м м етр и ч н ы (т. е. о д и н аковы , и д ен ти ч н ы , то ж д ествен н ы ) в си лу сли ян и я всех трех ко н стан т связи (α s, α e и α w) в од н у ун и вер сальн ую ко н стан ту связи : п р и эн ер ги ях 10 15 и 10 16Г эВ , т. е. эн ер ги ях Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я, все тр и ко н стан ты связи (α s, α em и α w), со верш ен н о н есо п о стави м ы е, н еср авн и м ы е, н есо и зм ер и м ы е п р и о б ы ч н о й эн ер ги и , стан о вя тся ср авн и м ы м и , со и зм ер и м ы м и , т. е. о д и н ако вы м и , и д ен ти ч н ы м и , то ж д ествен н ы м и , и п о том у н еср авн и м ы е си лы тр ех взаи м од ей стви й стан о вятся си м м етр и ч н ы м и (т. е. о д и н аковы м и , то ж д ествен н ы м и ). К аки е ж е ч асти ц ы являю тся н о си телям и эти х тр ех си м м етр и ч н ы х взаи м о д ей стви й ? И м и являю тся ф ун д ам ен тальн ы е ф ер м и о н ы — квар ки и леп то н ы (электр о н ы и электро н н о е н ей тр и н о), а б озо н ам и как п ерен о сч и кам и эти х си м м етр и ч н ы х взаи м о д ей стви й ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н ов — квар ков и леп тон о в — являю тся х и ггсы как ги п о тети ч ески е б о зо н ы , н ам и ещ е н е н аб лю д аем ы е и эксп ер и м ен тальн о н е о б н ар уж ен н ы е. Э ти Х и ггсо вы б о зо н ы н е о ч ен ь тяж елы е и м асси вн ы е, ко то р ы е как тако вы е то лько м о гут о б есп еч и ть си м м етр и чн ую и н вар и ан тн о сть всех тр ех взаи м о д ей стви й : о сн о вн ое п р ед н азн ач ен и е Х и ггсо в — «д авать ч асти ц ам м ассу». Ф и ло со ф ско е зн ач ен и е всех эти х р ассуж д ен и й и р азм ы ш лен и й заклю ч ается в п р о явлен и и тр ех п р и н ц и п ов си м м етр и и в Б о льш ом о б ъ ед и н ен и и : 1) квар к-леп то н н о й си м м етр и и ; 2) б о зо н н о -ф ерм и о н н о й си м м етр и и (х и ггсы как б о зо н ы ); 3) си м м етр и и трех взаи м о д ей стви й — С Ц В и Э С В . М ы ещ е р аз хо ти м п о д ч ер кн уть, ч то 1 -й и 3 -й п р и н ц и п ы си м м етр и и н ем ы сли м ы и н ево зм о ж н ы б ез тяж елы х и м асси вн ы х Х и ггсо в как п р о м еж уто ч н ы х п ер ен о сч и ков — б о зо н о в. П о сущ еству зд есь м ы сталки ваем ся с ан ало ги ч н ой си туац и ей п р и п о стро ен и и электро слаб о й тео р и и , ко то р ая стала во зм ож н о й б лагод ар я п р и о б р етен и ю п р ом еж уточ н ы м и б о зо н ам и W± и Z0 м ассы в результате С Н С и д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса. Т аки м об р азо м , Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е — ло кальн ая кали б ро во чн ая теор и я, о тр аж аю щ ая вы со кую си м м етр и ю тр ех взаи м о д ей стви й ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н ов и ан ти ф ер м и он о в п о ср ед ством п р ом еж уто ч н ы х б о зон о в Х и ггса: эта р ан н яя эп о ха м о ло д о й В селен н о й — го сп о д ство вы со ко й си м м етр и и . В н ей го сп о д ствовали п р и н ц и п ы си м м етр и и : 1) м еж д у квар кам и и ан ти кваркам и : ч и сло квар ко в р авн о ч и слу ан ти квар ков; 2) м еж д у леп то н ам и и ан ти леп то н ам и : ч и сло леп то н ов р авн о ч и слу ан ти леп то н о в; 3) м еж д у квар кам и и леп то н ам и : ч и сло квар ков р авн о ч и слу леп то н о в. Р езультатом всего это го яви лась си м м етр и я всех тр ех взаи м о д ей стви й — си льн ы х ц ветн ы х квар к -глю о н н ы х и электро слаб ы х : эта си м м етр и я яви лась след стви ем сли ян и я всех трех ко н стан т связи в о д н у ун и вер сальн ую ко н стан ту связи п р и эн ер ги ях 1 0 15 и 1 0 16Г эВ Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
129
129
С лед о вательн о , м о ло д ая В селен н ая, п р ед ставлен н ая в Б о льш о м об ъ ед и н ен и и , б ы ла вы со ко си м м етр и ч н о й . П о чем у эта вы со ко си м м етр и ч н ая В селен н ая п о отн о ш ен и ю к ч асти ц ам и ан ти ч асти ц ам — ф ун д ам ен тальн ы м ф ер м и о н ам и ан ти ф ер м и о н ам — стала аси м м етр и ч н о й б ез ан ти вещ ества. Т ако в ф ун д ам ен тальн ы й ф и ло со ф ски й во п ро с н аш его ч ело веч еско го б ы ти я в н аш ей вещ ествен н о й В селен н о й б ез ан ти вещ ества: н аш е б ы ти е — вещ ествен н о е б ы ти е б ез ан ти вещ ествен н о сти . Н аш е б ы ти е аси м м етр и ч н о так ж е, как и н аш а В селен н ая (сп и р альн ая м олекуляр н ая стр уктур а Д Н К — аси м м етри ч н ая; п о ч ти все стро ен и е и стр уктур а ж и вой м атер и и н о си т аси м м етр и ч н ы й х ар актер ; аси м м етр и я — п р и н ц и п б о р ьб ы п р оти в эн тр о п и и , р азр уш и тельн о й си лы х ао са, б есп о р яд ка; ж и зн ь — вы со ко уп ор яд о ч ен н ая аси м м етр и я стр о ен и я м о лекул и т. д .).
Р и с. 1.22
Р азви ти е В селен н о й — п о сто ян н о е н ар уш ен и е вы со ко й си м м етр и и , ко тор о е п р и во д и т к аси м м етр и и , ко то р ая во сстан авли вается в н о во й си м м етр и и м и ра: н еп р ер ы вн ая см ен а это й три х о том и и леж и т в о сн о ве эво лю ц и и н аш ей В селен н о й . П оэто м у р азр аб о тка ф и ло со ф и и это й тр и хо то м и и — си м м етр и и , С Н С , аси м м етр и и то ч н о так ж е, как и х ао с, п о р яд о к, случ ай н о сть, ко лл ап с, р еко ллап с, ан ти ко ллап с и т. д ., — н асто ятельн ая н ео б хо д и м о сть р азви ти я со вр ем ен н о го ф и ло со ф ско го м и ро п о н и м ан и я и вы р аб о тки со вр ем ен н о го ф и ло со ф ско го м и ро во ззр ен и я. Я н е м о гу б ез во лн ен и я п и сать о тех д о сти ж ен и ях ф и зи ки ч асти ц и , ко н еч н о , ко см о ло ги и 50 -60-х гг. п р о ш ед ш его века: н ауч н ая атм о сф ер а б ы ла н акален а д о п р ед ела. К аж д ы й д ен ь п р и х о д и ли вести о н о вы х и н о вы х о ткры ти ях в о б ласти ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и ко см о ло ги и : «во зд ух » б ы л н ап о лн ен таки м и п о н яти ям и , как ан ти ч асти ц а, стр ан н о сть, ги п ер о н ы , м ульти п леты и суп ер м ульти п леты , б елы е кар ли ки , п ульсар ы , ч ер н ы е д ы р ы , Б о льш ой взр ы в, гор яч ая В селен н ая, квар ки и ц вет, р ели ктово е и злуч ен и е и т. д . и т. п . (сущ н о сть всех эти х п р о и сх од ящ и х в н ауках о ткр ы ти й , кон еч н о , то гд а я н е п р ед ставлял и н е м о г о созн ать). Н о сам ы м волн ую щ и м м ом ен том б ы л 1 9 57 г., ко гд а д вум м о ло д ы м ки тай ски м уч ен ы м , р аб отавш и м в П р и н сто н ском и н сти туте вы сш и х и сслед о ван и й , Л и (3 1 го д ) и Я н гу (3 5 лет) б ы ла вр уч ен а Н о б елевская п р ем и я за теор ети ч еское п р ед сказан и е в 1 956 г. н есох р ан ен и я си м м етр и и п ростр ан ствен н ой ч етн о сти — Р , а затем — си м м етр и и зар яд о во го соп р яж ен и я — С . Э ксп ер и м ен тальн о е со кр уш ен и е эти х ф ун д ам ен тальн ы х п р и н ц и п о в си м м етри и — Ρ и С — яви ло сь п о сущ еству р ево лю ц и о н н ы м п ер евор ото м , н и звер гш и м тр ад и ц и о н н ы е п р ед ставлен и я о Р ч етн о сти , сф о рм ули ро ван н о й В и гн ер о м в 19 25 г., и о си м м етр и и «ч асти ц а — ан ти ч асти ц а» П . Д и р ака и Г . В ей ля
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
130
130
(ко н ец 2 0 -х - н ач ало 30 -х гг. Х Х в.): заш аталась п о ч ва п о д н о гам и ф и зи ко в, у ко тор ы х б ы ла аб со лю тн ая вер а в н езы б лем о сть эти х д вух ф ун д ам ен тальн ы х п р и н ц и п ов си м м етр и и — Ρ и С . О н и и н вар и ан тн о сох р ан яли сь в си льн ы х и электр о м агн и тн ы х взаи м о д ей стви ях , п о это м у н и кто и з ф и зи ко в д аж е н е д о гад ался п ро вер и ть и х сп р авед ли во сть в слаб ы х взаи м о д ей стви ях : и м ен н о слаб ы е взаи м од ей стви я оказали сь ар ен о й со кр уш ен и я С - и Р -си м м етр и и . В след за эти м 196 4 г. б ы л го д о м в тех ж е слаб ы х взаи м о д ей стви ях эксп ер и м ен тальн о го устан о влен и я н есо хр ан ен и я и ко м б и н и р ован н о го п р ео б р азо ван и я С Р -и н вар и -ан тн о сти : С Р -н есох р ан ен и е п о сво ей п ри р о д е тр еб о вало н ар уш ен и е T-и н вар и ан тн ости . T-и н вари ан тн о сть в м и кро м и р е б ы ла си м м етри ей святая святы х: стр елу вр ем ен и п р и зн авали в м акро м и ре, н о н е в м и кр ом и р е. П оэто м у в ф и ло со ф ско м ви д ен и и м и р о зд ан и я и его стр уктур н ого о сн о ван и я н и звер ж ен и е со сво его аб со лю тн о го п ьед естала всех эти х ф ун д ам ен тальн ы х п р и н ц и п о в си м м етр и и — Р , С , С Р и T— н а сам о м ф ун д ам ен тальн о м суб ато м н ом ур о вн е яви лось кор ен н ы м п ер есм о тром н аш и х трад и ц и о н н ы х п р ед ставлен и й о ф и ло со ф ско й тр и ад е м атери и , п р о стр ан ства и вр ем ен и : м и р н е то лько си м м етр и чен , н о о н и аси м м етр и ч ен . В тако й атм осф ер е всеоб щ его кр уш ен и я сч и тавш и х ся н езы б лем ы м и п р и н ц и п о в си м м етр и и — Р , С , С Р и T, с о д н ой сто ро н ы , а с д р уго й — вп еч атляю щ и х и о ш ело м ляю щ и х о ткр ы ти й в ф и зи ке ч асти ц и ко см о ло ги и стал р азм ы ш лять А . Д . С ах аро в н ад клю ч ево й ф и ло со ф ско й п р о б лем о й В селен н о й : п о ч ем у о н а стала аси м м етр и ч н о й , то гд а как о н а р од и лась п о сле Б о льш ого взр ы ва си м м етр и ч н о й ? Э ту вели кую тай н у В селен н о й м н о ги е ф и зи ки и ко см о ло ги п ы тали сь р азр еш и ть. Н о , как всегд а б ы вает н а тер н и сто м п ути д ви ж ен и я н ауки , н е всем б ы ло д ан о р азгад ать тай н у, ко то р ую скр ы вает п р и ро д а в сво и х тай н и ках. В ели ка заслу га акад ем и ка С ах аро ва в ф и ло со ф ско м о см ы слен и и и н ауч н о м р еш ен и и п роб лем ы аси м м етр и и В селен н о й как вещ ествен н о й б ез ан ти вещ ества: клю ч ом к р азгад ке это й тай н ы В селен н о й сч и тал А . Д . С ах аро в С Р -н есохр ан ен и е в сам ую р ан н ю ю эп о х у стан овлен и я н аш ей В селен н о й . М ы вы ш е уж е о тм ети ли , что н аш а м о лод ая В селен н ая б ы ла си м м етр и ч н о й п о о тн ош ен и ю к ф ун д ам ен тальн ы м ф ер м и он ам и ан ти ф ер м и о н ам : ч и сло квар ко в р авн о ч и слу ан ти квар ков, а такж е ч и сло леп то н о в р авн о ч и слу ан ти леп то н о в. П о чем у и каки м о б р азо м эта ф ун д ам ен тальн ая аси м м етр и я м еж д у ф ун д ам ен тальн ы м и ф ерм и о н ам и и ан ти ф ер м и о н ам и б ы ла н аруш ен а? В чем заклю ч ается п р и ч и н а это го н ар уш ен и я? П р и ч и н о й п ослуж и ла то тальн ая, как о тм еч аю т Ю . Л ю б и м о в и Д . К и ш в вы ш е н ам и н азван н о й кн и ге, вселен ская ан н и ги ляц и я ф у н д ам ен тальн ы х ф ерм и о н ов и ан ти ф ер м и о н о в, в о гн ен н ы х актах ко тор о й п р о и схо д и ло сам о ун и ч то ж ен и е ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н о в и ан ти ф ерм и о н ов. К вар ки и ан ти квар ки в эти х о гн ен н ы х актах ан н и ги ляц и и и сч езли , п р еврати вш и сь в ф ото н ы , п р и ч ем п ер возд ан н ы е ан ти квар ки и сч езли б есслед н о , и о стали сь о д н и «и зб ы то ч н ы е» квар ки , ко то р ы е о б р азо вали п ро то н ы и н ей тр о н ы . И з это го след ует, во -п ервы х, ч то в связи с б еско н еч н ы м и сч езн о вен и ем п ер во зд ан н ы х ан ти квар ко в о стали сь то лько од н и «и зб ы то ч н ы е» квар ки , ко тор ы е со ставляю т квар ко вую аси м м етр и ю ; во -вто р ы х , п о ско льку в то тальн о й ан н и ги ляц и и б ы ли сам о ун и ч то ж ен ы ан ти квар ки , п о сто льку б уд ущ ая н ар уш ен н ая си м м етр и я б ы ла «зад уш ен а» в са-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
131
131
м ом зар од ы ш евом со стоян и и ; в-тр етьи х, так о б р азовалась б ар и о н н ая аси м м етри я. Д ля б ар и о н н ой си м м етр и и н е о стало сь м атер и ала — ан ти квар ко в. Т о ч н о такая ж е уч асть п о сти гла леп то н ы и ан ти леп то н ы : п ер возд ан н ы е ан ти леп то н ы «сам о со ж гли сь» в о гн ен н ы х актах то тальн о й вселен ско й ан н и ги ляц и и , и о стали сь ли ш ь «и зб ы то ч н ы е» леп то н ы — электро н ы , ко тор ы е вм есте с п р о то н ам и и н ей тр о н ам и о б р азую т н ей тр альн ы е ато м ы б ез ан ти ато м о в в н аш ей о кр уж аю щ ей В селен н о й . Т ак, п лазм а п р евр ащ ается и п р еврати лась в газ, ко тор ы й п о д д ей стви ем си лы гр ави тац и и о б р азует ко см и чески е стр уктур ы . И так, р езул ьтатом то тальн о й вселен ско й ан н и ги ляц и и п ер во зд ан н ы х ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и он о в и ан ти ф ер м и о н о в яви ло сь об р азо ван и е тр ех ф ун д ам ен тальн ы х зако н ов аси м м етр и и : 1) квар ко вая аси м м етр и я; 2) леп то н н ая аси м м етр и я; 3) б ар и о н н ая аси м м етр и я.
А н ти м атер и я Д ух овн ы м о тц о м ан ти м атер и и , как уж е б ы ло сказан о , является вели ки й ф и зи к всех вр ем ен П о ль А н д р и ен М о р и с Д и рак, котор ы й ещ е в 192 7 г. (в во зр асте 2 8 лет) н ап и сал сво е зн ам ен и то е ур авн ен и е о взаи м о д ей стви и р еляти ви стско го электр о н а с электро м агн и тн ы м п о лем . Р еш ен и е это го ур авн ен и я со д ер ж ало и д ею о тр и ц ательн о й эн ер ги и : о три ц ательн ая эн ер ги я ли ш ен а ф и зи ч еско го см ы сла. П оэто м у ф и зи ки теор ети ки н ахо д и ли сь в со сто ян и и н ео п ред елен н о сти и н ед о ум ен и я: как п о н и м ать и и н тер п р ети р овать о тр и ц ательн ую эн ер ги ю , вы текаю щ ую и з стро го м атем ати ческ о го ур авн ен и я связи электро н а с о тр и ц ательн ы м зар яд ом с электр ом агн и тн ы м п олем ? В ед ь с м атем ати ко й н е сп о рят: ее вер д и кту д о лж н ы п р о сто след о вать. Т ак, о тр и ц ательн ая эн ер ги я сам ы м н асто ящ и м о б р азо м п р и вела ф и зи ко в -теор ети ков в п о лн о е зам еш ательство. В это й теор ети ч еско й си туац и и н ео п р ед елен н о сти вы х од н аш ел сам авто р и д еи о тр и ц ательн ой эн ер ги и П оль Д и р ак, ко то р ы й д ал экстр аор д и н ар н ую и н тер п р етац и ю о тр и ц ательн ой эн ер ги и : о тр и ц ательн ая эн ер ги я д олж н а б ы ть п р ед ставлен а как п о ло ж и тельн ая эн ер ги я д ля ан ти электро н а как ан ти ч асти ц ы электр о н а с о тр и ц ательн ы м электр и чески м зар яд о м . С лед овательн о , ан ти электро н как ан ти ч асти ц а электр о н а д о лж ен и м еть п оло ж и тельн ы й электр и ч ески й зар яд . З н ач и т, электр о н о б лад ает о тр и ц ательн ы м электр и ч ески м зар яд о м , а его ан ти п о д — ан ти электр о н — п о лож и тельн ы м электр и ч ески м зар яд ом . Ч то это о зн ач ает в ф и ло со ф ско м см ы сле осо зн ан и я и п о н и м ан и я это го ф ун д ам ен тальн ого ф акта? Д ело н е то лько в откр ы ти и П о лем Д и рако м ан ти электро н а как ан ти ч асти ц ы электро н а, т. е. ан ти м атер и и , а в том ф и ло соф ском в и д ен и и п р и ро д ы : п р и р од а си м м етр и ч н а п о о тн о ш ен и ю к электри ч еско м у заряд у. С ум м а о тр и ц ательн ого и п о ло ж и тельн ого заряд ов р авн а н улю : В селен н ая в ц ело м электр и ч ески н ей тр альн а. Н ей тр альн ы ато м ы , и з ко тор ы х со сто ят м о лекулы (а и з м о лекул и атом ов со сто и м м ы с вам и , уваж аем ы й ч и татель). П оэто м у вели ч и е тво р ч ества м атем ати ческо го ген и я П о ля Д и р ака в глуб о ко м ф и ло со ф ско м ви д ен и и п ри р о д ы м и р а: В селен н ая си м м етр и ч н а п о о тн ош ен и ю к электр и ч еском у заряд у.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
132
132
С ам о п о н яти е «п о зи тро н » б ы ло введ ен о в н ауч н ы й об ор о т ав то ром откр ы ти я п о зи тро н а как ан ти ч асти ц ы электро н а А н д ер со н о м в 1 933 г.: электр о н как ч асти ц а и п о зи тро н как ан ти ч асти ц а п о всем сво й ствам о д и н аковы , то ж д ествен н ы , а р азли ч аю тся то лько п о заряд у. В это м ж е го д у Д и р аку б ы ла вр уч ен а Н о б елевская п р ем и я: в Н об елевско й лекц и и П о ль Д и р ак о тм ети л, ч то сущ ествует н е то лько ан ти электр о н , н о д о лж н ы сущ ество вать ан ти м атер и я, ан ти звезд ы и ан ти галакти ки . А стр о ф и зи ч ески е н аб лю д ен и я п о казы ваю т, ч то в о кр уж аю щ ей н ас В селен н о й п о ч ти о тсутствует ан ти м атер и я — ан ти вещ ество, и з ко то ро го б ы со сто яли звезд ы , галакти ки , и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я. О д н и м сло во м , в круп н о м асш таб н о й стр уктур е н аш ей В селен н о й п о ч ти о тсутствует ан ти м атер и я — ан ти вещ ество и о б ъ екты (ко см и ч ески е), п остро ен н ы е и со сто ящ и е и з ан ти м атер и и -ан ти вещ ества. В ко см и ч ески х луч ах д о ля ан ти п р о то н ов со ставляет м ен ее 1 0 -4 о т д о ли п р о то н о в, а ан ти яд р а ж е воо б щ е н е н аб лю д али сь. В н аш ей галакти ке ан ти вещ ество со ставляет 10-10 о т ко см и ч еско го вещ ества — п о д ч ерки ваю т А . Л ю б и м ов и Д . К и ш в сво ей кн и ге «В вед ен и е в эксп ер и м ен тальн ую ф и зи ку ч асти ц » (М ., 20 01 , с. 11 8). П ро б лем а м атер и и и ан ти м атер и и п р ед ставляет со б о й и склю ч и тельн о глуб о ки й ф и ло со ф ски й и н тер ес. П оэто м у н и ж е к это й п р о б лем е вер н ем ся п р и р ассм отр ен и и п р о б лем ы н аруш ен и я ком б и н и р о ван н о й си м м етр и и — С Р в слаб ы х взаи м о д ей стви ях . Т р и ум ф о м и д еи ан ти м атери и П о ля Д и рака м о ж н о б ы ло б ы сч и тать 195 5 -1956 гг., ко гд а б ы ли о ткр ы ты сн ач ала ан ти п р о то н , а ч ер ез го д — ан ти н ей тр о н : в п о след ую щ и е го д ы лави н оо б р азн о о ткры ваю тся в эксп ер и м ен те все ан ти ч асти ц ы со ответствую щ и х ч асти ц . С о зд авало сь тако е вп еч атлен и е, ч то вся н аш а В селен н ая, гд е м ы с вам и , уваж аем ы й ч и татель, ж и вем , си м м етр и ч н а п о о тн о ш ен и ю к м атер и и и ан ти м атер и и , к вещ еству и ан ти вещ еству, к атом у и ан ти ато м у, к ч асти ц ам и ан ти ч асти ц ам . П ер ело м н ы й м ом ен т н аступ и л уж е в 1 9 57 г., ко гд а Л и и Я н г тео р ети ч ески н и звер гли си м м етр и ю п ростр ан ствен н ой ч етн о сти Ρ Ю д ж и н а В и гн ер а со своего п ьед естала: п р о стр ан ствен н ая ч етн о сть Ρ д о лж н а н ар уш аться в слаб ы х взаи м о д ей стви ях . С и м м етр и я п р о стр ан ствен н о й ч етн о сти Ρ б ы ла сф орм ули р о ван а в 1 925 г., и д о 1 956 г. н и кто и з ф и зи ко в-элем ен тарщ и ко в н е со м н евался в ее аб со лю тн о й со хр ан яем о сти . Т ак, укр еп и лась акси о м ати ч еская вера в сп р авед ли во сть си м м етр и и зер кальн о го отр аж ен и я: в п ар и тетн о сти п р аво го и левого н и кто н е со м н евался. П р и б ета-р асп ад е электро н ы всегд а вы летали аб солю тн о си м м етр и ч н о во всех н ап р авлен и ях: н и кто в это м н и ко гд а н е сом н евался. Л и и Я н г тщ ательн о и скр уп улезн о п р о ан али зи ровали п р о б лем у си м м етр и и п р о стр ан ствен н о го отр аж ен и я — Ρ — и п р и ш ли к вы вод у о том , ч то и м ею щ и еся д ан н ы е о со х р ан ен и и ее о тн о сятся к си льн ы м и электр ом агн и тн ы м взаи м о д ей стви ям , н о н и как н е к слаб ы м взаи м о д ей стви ям . П оэтом у о н и (т. е. Л и и Я н г) п р ед ло ж и ли п р о вер и ть и х теор ети ч еское п р ед сказан и е о возм о ж н о сти н есо хр ан ен и я Р -ч етн о сти в п р о ц ессах слаб ы х взаи м о д ей стви й . Ч ер ез год в сво и х б лестящ и х эксп ер и м ен тах с коб альто м С о 60 By (ки таян ка) и ее со тр уд н и ки и з лаб о р атор и и К о лум б и й ско го ун и вер си тета п од тверд и ли ф акт н ар уш ен и я си м м етр и и п р о стр ан ствен н о го о тр аж ен и я Ρ в п р о ц ессах слаб ы х взаи м о д ей стви й : б ы л заф и кси р о ван п р еи м ущ ествен н ы й вы лет электр о н а п р и р асп ад е С о 60 влево. Н ар уш ен п ар и тет леви зн ы и п р ави зн ы в п ростр ан стве слаб ы х взаи м о д ей стви й : лево е м о ж н о отли ч и ть от п р аво го.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
133
133
З н ач и т, лево е и п р авое н ельзя р азли ч и ть в п р о ц ессах си льн ы х и электро м агн и тн ы х взаи м о д ей ств и й , а в п ро ц ессах слаб ы х взаи м о д ей стви й п р о стр ан ство ч уть-ч уть «п ер екош ен о »: в глуб и н е В селен н о й н а р ассто ян и и 10 -17см лево е м о ж н о о тли ч и ть о т п р аво го . К ак и звестн о, п ро стр ан ство В селен н ой о б лад ает тр ем я ф ун д ам ен тальн ы м и п р и н ц и п ам и си м м етр и и : о д н о ро д н о сти , и зо тро п н о сти и ч етн о сти зер кальн о го о тр аж ен и я. В се эти си м м етр и и — это б ольш и е и д еали зац и и . В селен н ая как кр уп н о м асш таб н ая стр уктур а галакти к, ско п лен и й галакти к и свер х ско п лен и й н е м о ж ет б ы ть и н е является од н о ро д н о й : он а является од н о ро д н о й в то м см ы сле , если м ы в кр уп н ом асш таб н ом п лан е вы р о вн яем все эти «ко м ки », «ком о ч ки », «б угр ы » (т. е. галакти ки , звезд ы , ско п лен и я галакти к и т. д .). П оэто м у в ф и ло со ф ско м асп екте р еальн о е п р о стр ан ство В селен н о й и н ео д н оро д н о и о д н о ро д н о : о н о — ед и н ство п р оти во п оло ж н о стей . И зотро п н о сть п ро стр ан ства н аш ей В селен н о й д оказы вает р ели кто вое и злуч ен и е (т. е. м и кро волн о во е ф о н о во е и злуч ен и е), и д ущ ее к н ам от Б о льш о го взр ы ва со всех стор о н и зо троп н о , т. е. о д и н ако во , р авн ом ер н о. О д н ако, как м ы о б этом уж е п и сал и , в п о след н ее д есяти лети е п ро ш ло го , Х Х , века устан овлен ф ун д ам ен тальн ы м ф акт ан и зо тро п н о сти р ели кто во го и злуч ен и я. Т аки м о б р азо м , п ро стр ан ство В селен н о й и и зо тр оп н о и ан и зотро п н о : о н о , д ей стви тельн о , п о п р и ро д е — ед и н ство п р оти во п о ло ж н о стей . С р еальн о й д и алекти ко й В селен н о й б есп о лезн о сп ори ть и тем б о лее ее отвер гать! Р -ч етн о сть в о д н и х ти п ах взаи м о д ей стви й (С В и Э М В ) со хр ан яется, а в д р уги х — слаб ы х взаи м о д ей стви ях — н ар уш ается. В м и р е В селен н о й н ет и н е м о ж ет б ы ть н и ч его аб со лю тн о го : аб со лю тн о е — это н аш е п р ед ставлен и е о м и р е н а то м и ли и н о м этап е н аш его во сп р и яти я, п о зн ан и я ф р агм ен та это го м и р а. П оэтом у в ф и ло со ф ско м во сп р и яти и м и р а д ля н ас аб со лю тн о е п о стоян н о стан ови тся о тн о си тельн ы м : д и алекти ка аб со лю тн о го и о тн о си тельн ого р еали зуется в о б о гащ ен и и и укр еп лен и и о б ъ екти вн о го зн ан и я о н ем , т. е. м и р е м и кроч асти ц и ли ко см и ч еском и ко см о ло ги ч еско м .
Р и с. 1.23
1. О кр уж н о сть — о б ъ е кти вн о е зн а н и е . 2. С то р о н ы тр е уго л ьн и ка — а б со л ю тн о е и о тн о си те л ьн о е по зн а н и е : по зн а н и е д ви ж е тся о т а б со л ю тн о го к о тн о си те л ьн о м у и о т о тн о си те л ьн о го к а б со л ю тн о м у. 3. О кр уж н о сть ка к о б ъ е кти вн о е зн а н и е н е м о ж е т суж и ва ться в пр и н ц и пе : о н о м о ж е т то л ько р а сш и р яться и уве л и чи ва ться .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
134
134
Р и с. 1.24
Т акая ж е ф и ло со ф ская си туац и я с Р -ч етн о стью : од н и си лы взаи м о д ей стви й (С В и Э М В ) со хр ан яю т Р -ч етн о сть, а д р уги е (С Л В ) н ар уш аю т ее. Р -ч етн о сть — со хр ан ен и е и н вар и ан тн о сти ф и зи ч ески х п р о ц ессо в п р и п ер ех од е о т н аш его м и р а к м и р у зер кальн о го о тр аж ен и я, т. е. п р и и зм ен ен и и ко ор д и н ат χ — > - x, у -> -у и z — > z. П оэто м у все эти си м м етр и и п р о стр ан ства В селен н о й (о д н оро д н о сть, и зо тро п и я, ч етн о сть) и м ею т н е то лько б о льш о е ф и зи ч еско е и ко см о логи ч еско е, н о и ф и ло со ф ско -м и ро во ззр ен ческо е зн ач ен и е: о н и и м ею т б о льш о е ф и ло со ф ско м и ро во ззр ен ческо е зн ач ен и е, п о то м у ч то о н и являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и п р и н ц и п ам и си м м етр и и структур ы п ро стр ан ства В селен н о й . П оэтом у и х н е след ует р ассм атр и вать в ч и сто локальн о -ф и зи ч еском асп екте: о н и являю тся ко см о ло ги ч ески м и и п о том у ф и ло со ф ски м и п р и н ц и п ам и си м м етр и и , леж ащ и м и в о сн о ве н аш его м и ро п о н и м ан и я В селен н о й . Э то ф и ло со ф ско е п о ло ж ен и е со всей о ч еви д н о стью п ро является, ко гд а м ы н ач н ем р ассм атр и вать си м м етр и ю зар яд о во го со п р яж ен и я С и ко м б и н и р о ван н ой ч етн о сти С Р . В ели ки й П о ль А н д р и ен М о р и с Д и р ак как д ухо вн ы й о тец ан ти м атер и и б ы л, ви д и м о, глуб о ко уб еж д ен , ч то В селен н ая аб со лю тн о си м м етр и ч н а п о о тн ош ен и ю к м атер и и и ан ти м атер и и , вещ еству и ан ти вещ еству, ч асти ц ам и ан ти ч асти ц ам , и н ач е б ы о н в своей Н о б елевско м лекц и и н е сказал б ы , ч то «сущ ествует н е то лько ан ти электро н , ан ти м атер и я, н о и ан ти звезд ы , ан ти галакти ки ». Т вор ч еская си туац и я в ф и зи ке ч асти ц склад ы в алась таки м о б разо м , ч то В селен н ая си м м етр и ч н а п о отн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству, ч асти ц ам и ан ти ч асти ц ам : о ткр ы ти е К . А н д ер со н о м п о зи тро н а как ан ти ч асти ц ы электро н а; б лестящ и е эксп ер и м ен ты п ар н о го ро ж д ен и я электро н а и п о зи тро н а, о сущ ествлен н ы е в К авен д и ш ско й лаб ор атор и и К ем б р и д ж а вели ки м П . Б лэккето м (ад м и р ал б р и тан ско го ф ло та и ло р д , вп о след стви и , в 1 938 г., ставш и й лаур еато м Н об елевско й п р ем и и ) и О ки али н и (И тали я); лави н о об р азн о е о ткр ы ти е в эксп ер и м ен тах сер ед и н ы 50-х гг. п р о ш ло го века всех ан ти ч асти ц со о тветствую щ и х ч асти ц ; зн ам ен и ты е д и агр ам м ы вели ко го Р и ч ар д а Ф ей н м ан а, зам ен и вш и е д и р ако вски е эзо тер и чески е «д ы р ки », «м о р е ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц » как б езд он н ую п р о п асть» эн ер ги и и п ревр ати вш и е д и р аковски й хао с в п ор яд о к, а такж е со зд ан и е К Э Д тр ем я автор ам и — Р . Ф ей н м ан ом , Е . Ш ви н гер ом и С . Т о м о н ага — все эти и д р уги е эксп ер и м ен тальн ы е д ан н ы е го во р и ли о п р аво те вели ко го П о ля Д и р ака как автор а м атем ати ческо го ур авн ен и я, и з р еш ен и я ко тор о го след о вало н еи зб еж н о е сущ ество ван и е ан ти м атер и и : В селен н ая д о лж н а б ы ть си м м етр и ч н а п о о тн ош ен и ю к ч асти ц ам и ан ти ч асти ц ам . Т ак об стояло д ело в ф и зи ке м и кро ч асти ц : во В селен н ой д о лж н о б ы ть р авен ство м и кро ч асти ц и м и кро ан ти части ц , т. е. р авн о е ко ли ч ество вещ ества и ан ти вещ ества. А како ва си туац и я в ко см о ло ги и ? К ак овы р еальн о е стро ен и е В селен н о й и ее стр уктур а? И з ч его о н а со сто и т? К аковы стро и тельн ы е ки р п и ч и ки , и з ко торы х со ор уж ен а п ри р о д о й н аш а В селен н ая? О н а соо р уж ен а и з ч асти ц и ли и з ан ти ч асти ц , и ли ж е о н а соо р уж ен а и з р авн о го ко ли ч ества вещ ества и ан ти вещ ества?
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
135
135
А стр о н о м и ч ески е и астр оф и зи ч ески е н аб лю д ен и я в со вр ем ен н о й ко см о ло ги и о д н озн ач н о и то ч н о п о казы ваю т, ч то во В селен н о й п о ч ти н ет н и ан ти яд ер , н и ан ти ато м о в, н и ан ти м о лекул. Э ти н аб лю д аем ы е д ан н ы е п о казы ваю т, ч то в о кр уж аю щ ей н ас ч асти В селен н о й н ет н и ан ти звезд , н и ан ти галакти к, о ко торы х го вор и л вели ки й П о ль Д и р ак. Т ак, в совр ем ен н о й ко см о ло ги и возн и кло вели ко е ко см о ло ги ч еско е п р о ти вор еч и е м еж д у теор ети ч ески м п р ед сказан и ем в ф и зи ке ч асти ц о си м м етр и и ч асти ц и ан ти ч асти ц и н аб л ю д аем ы м эксп ер и м ен тальн о ф актом о б отсутстви и п о чти ан ти вещ ества в н аш ей м етагалакти ч еско й ч асти В селен н о й : н аш а В селен н ая вся п о ч ти п о стр оен а и з вещ ества б ез ан ти вещ ества. О н а аси м м етр и ч н а п о о тн о ш ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству: так во зн и кла аси м м етр и я вещ ества н ад ан ти вещ ество м . В и д и м о , н аш е сч астье, уваж аем ы й ч и татель, ч то В селен н ая п о стро ен а и склю ч и тельн о и з вещ ества б ез ан ти вещ ества: п о ч ти н ельзя м ы слен н о п р ед стави ть н аш е б ы ти е п р и си м м етр и и м еж д у вещ еством и ан ти вещ ество м , и б о о н о н ах о д и лось б ы в со сто ян и и ф о то н о в и н ей тр и н о . Н о н аш а ф и ло со ф ская зад ач а со сто и т н е в ко н статац и и р еальн о го п р оти вор еч и я м еж д у теор и ей и н аб лю д аем ы м : зад ач а н ауки и ф и ло со ф и и со сто и т в о б ъ ясн ен и и — как и п о ч ем у это п ро ти во р еч и е во зн и кло? П ервы м , кто д ал теор ети ч еско е о б ъ ясн ен и е аси м м етр и и м еж д у вещ е ство м и ан ти вещ еством в н аш ей ч асти В селен н о й , б ы л А н д р ей Д м и тр и еви ч С ах аро в (вели ки й ф и зи к, м уж ествен н ы й гум ан и ст). Е щ е в 1967 г. А . Д . С ах ар ов п о казал, ч то аси м м етр и я м еж д у вещ ество м и ан ти вещ еством в со врем ен н о й В селен н о й является след стви ем С Р -н есохр ан ен и я в сам ую р ан н ю ю эп ох у ро ж д ен и я и стан о влен и я н аш ей В селен н о й п осле Б о льш о го взр ы ва: д алеко е п р ош ло е оп р ед ели ло н асто ящ ее.
С Р -н есохр ан ен и е Н аи б о лее важ н ы м эксп ери м ен тальн ы м со б ы ти ем , п о д твер д и вш и м и д ею П . Д и р ака о си м м етр и и м еж д у электро н ом и п о зи тр о н о м , яви ли сь зн ам ен и ты е эксп ер и м ен ты Б лэккета и О ки али н и в К авен д и ш ской лаб о р ато р и и в К ем б р и д ж е, в ко то р ы х б ы ло о сущ ествлен о р о ж д ен и е п ар ы электр о н а и п о зи тро н а: электр о н р асп ад ается в п ар е с п о зи тро н ом и , н ао б ор от, п о зи тро н — в п ар е с электро н ом . Р о ж д ен и е п ар ы электр о н а и п о зи тр он а глуб о ко связан о с ви р туальн ы м ко н д ен сатом ф и зи ч еско го вакуум а, о ко то ром п и сал П о ль Д и р ак, «м о р е» ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц : р о ж д ен и е п ары ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы — р о ж д ен и е р еальн о го и з ви ртуальн о го . П оэто м у заслуга П о ля Д и рак а заклю ч ается в ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и н е то лько в сф ор м ули рован и и вп ер вы е н ео б ы ч ай н ой и н ео ж и д ан н о й и д еи о си м м етр и и м еж д у ч асти ц ей и ан ти ч асти ц ей , н о и о ф и зи ч еско м вакуум е как ви р туальн о й «б езд о н н о й п р о п асти » б еско н еч н о го и сто ч н и ка эн ер ги и р о ж д ен и я п ар ч асти ц и ан ти ч асти ц : ф и зи ч ески й вакуум как «м о р е» ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц — б еско н ечн ы й и сто ч н и к р о ж д ен и я го то вы х р еальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц и з ви р туальн ы х . П р авд а, в д альн ей ш ем это д и р ако вско е «м ор е» ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц как н еч то н еоп р ед елен н о е стро го уп ор яд о ч и л и сд елал зако н ом ерн ы м Р и ч ар д Ф ей н м ан (С Ш А ), введ я в это т м и р х ао са «м ор я» ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц сво и зн ам ен и ты е д и агр ам м ы р о ж д ен и я ч асти ц и ан ти ч асти ц и и х взаи м о д ей стви й ч ер ез п о сред н и ко в -б о зон о в (р и с. 1.25). С ам ая зам еч ательн ая ф и лосо ф ская и д ея Р . Ф ей н м ан а заклю ч ается в то м , ч то п о зи тро н — электр о н , д ви ж ущ и й ся п о врем ен и в о б р атн о м н ап р авлен и и : о сь вр ем ен и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
136
136
о тн о си тельн а п о кр ай н ей м ер е, п о м н ен и ю Р . Ф ей н м ан а, в м и кро скоп и ч еско м м и ре ч асти ц и ан ти ч асти ц . Р ассм атр и вая си м м етр и ю зар яд ово го со п ряж ен и я м еж д у части ц ей и ан ти ч асти ц ей , след ует о тм ети ть ещ е о д н о о ч ен ь сущ ествен н о е о б сто ятельство : и зящ н о е м атем ати ч еское об о сн ован и е С -си м м етр и и д ал вели ки й Г ер м ан В ей ль: С си м м етр и я как ун и вер сальн ы й зако н п р и р од ы н о си т всео б ъ ем лю щ и й х ар актер в м и р е ч асти ц и ан ти ч асти ц .
Р и с. 1.25
И так, м ы ви д и м явн о е п роти вор еч и е м еж д у тео р ети чески м п р ед сказан и ем П о ля Д и р ака о си м м етр и и м еж д у вещ еством и ан ти вещ еством во В селен н о й и н аб лю д аем о й р еальн о стью п о ч ти п о лн ого о тсутстви я ан ти вещ ес тва (ан ти ч асти ц ы , ан ти яд р а, ан ти ато м ы ) в о кр уж аю щ ем н ас м и р озд ан и и . (А вед ь это н аш е ко см о ло ги ч еско е сч астье: как н е во зд ать х валу твор ц у В селен н о й !) Е стествен н о, во зн и кает сам ы й глуб о ки й ф и ло со ф ски й во п ро с н аш его ч ело веч еско го б ы ти я н а м ален ько м клоч ке З ем ли С олн еч н о й си стем ы , д ви ж ущ ей ся со скор о стью 2 90 км /с н а п ер и ф ер и и о т ц ен тр а н аш ей галакти ки , со д ер ж ащ ей б олее 1 00 м и лли ард о в таки х ж е со лн ц , как н аш а ро д н ая звезд а-свеча, котор ая об о гр евает н ас и свети т д н ем и н о ч ью н еп р ер ы вн о : п о ч ем у н аш а В селен н ая вещ ествен н ая, а н е ан ти вещ ествен н ая? П о ч ем у н аш а В селен н ая н е си м м етр и ч н ая п о о тн о ш ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству и как и каки м о б разо м о н а стала вещ ествен н о кр и сталли ч еско й ? А ч то б ы ло б ы , если н аш а В селен н ая о ставалась си м м етр и ч н ой п о о тн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству? Т о гд а н ас, уваж аем ы й ч и татель, н е б ы ло б ы , и вряд ли б ы п р и си м м етр и и н аш ей В селен н о й п о о тн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству п р о и зо ш ло б ы и о б р азо ван и е кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы н аш ей В селен н о й : В селен н ая д о о б р азован и я это й кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы (галакти ки , звезд ы , ско п лен и я галакти к и т. д .) п од д ей стви ем си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я «сх ло п н улась» б ы . Т о гд а б ы н е б ы ло б ы н и како го всео б щ его уд ален и я галакти к д р уг о т д р уга и н и како го р асш и р ен и я кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы : п р и си м м етр и и В селен н о й п о о тн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству аб со лю тн о и склю ч ен о об р азо ван и е круп н о м асш таб н о й стр уктуры ее и тем сам ы м сущ ество ван и е н ас, уваж аем ы й ч и татель. П оэто м у С Р -н есо хр ан ен и е, н аб лю д аем о е н а сам о м глуб о ком ф ун д ам ен тальн о м ур о вн е слаб ы х взаи м о д ей стви й , и м еет оч ен ь важ н о е и сущ ествен н о е зн ач ен и е д ля ко см о ло ги и н аш ей В селен н о й : С Р -н есох р ан ен и е д ает н ам о твет н а во п ро с о то м , п о ч ем у и каки м об р азом н аш а В селен н ая стала аси м м етр и ч н о й п о о тн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству. С Р -н есохр ан ен и е б ы ло о ко н ч ательн о эксп ер и м ен тальн о п о д тверж д ен о д вум я ам ер и кан ски м и ф и зи кам и в Б р укх ей вен е Д ж ей м сом К р о н и н ом и Б ело й Ф и тч ем в 1 964 г. (Н о б елевская п р ем и я и м б ы ла вруч ен а то лько ч ер ез 16 лет, в 19 80 г.). Н е случ ай н о то , ч то н ад п р о б лем ой зн ач и м о сти С Р -н есо хран ен и я д ля ко см о ло ги и м о ло д о й В селен н о й в 60 -е гг. глуб о ко и сер ьезн о р азм ы ш лял акад ем и к А . Д . С ах ар ов: о н такж е и н тер есовался во п р о сом о б аси м м етри и В селен н о й п о о тн ош ен и ю к вещ еству
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
137
137
и ан ти вещ еству в связи с н ар уш ен и ем ком б и н и ро ван н о й ч етн о сти — С Р — в слаб ы х р асп ад ах н ей тр альн ы х као н о в. В 5 0 -е гг. п ро ш ло го сто лети я б ы ли о б н ар уж ен ы стр ан н ы е ч асти ц ы , ко тор ы е р о ж д али сь п о кан алу си льн ы х взаи м о д ей стви й о ч ен ь б ы стро , за 10 -24с, а р асп ад али сь сли ш ком м ед лен н о , п о кан алу слаб ы х взаи м о д ей стви й , за вр ем я 1 0 -10с. В д альн ей ш ем эта «стр ан н о сть» п о вед ен и я стр ан н ы х части ц б ы ла разр еш ен а н а ур о вн е квар ко во й м о д ели в связи с о ткр ы ти ем стр ан н о го s-квар ка: s-квар к яви лся то й ч асти ц ей , ко то рая о твеч ала за «стр ан н о сть» п овед ен и я стр ан н ы х ч асти ц . О д н ако загад ко й о ставали сь «тау - и тета-ч асти ц ы »: о д н а и та ж е ч асти ц а р асп ад алась п о -р азн ом у н а 2 п и о н а и 3 п и о н а. П о ч ем у о д н а и та ж е ч асти ц а электр и ч ески н ей тр альн ая и с о д н о й и то й ж е м ассо й р асп ад ается н а 2 п и о н а и 3 п и о н а? «З агад ко й тау - и тета-ч асти ц » стали и н тер есоваться Л и и Я н г: о н и п р и ш ли к вы вод у о том , ч то «тау и тета» (н ей тр альн ы й као н ) — н е д ве сам о сто ятельн ы е ч асти ц ы , а д ва о б ли ч и я о д н о й и то й ж е ч асти ц ы — као н а. Т о гд а као н , р асп ад аю щ и й ся н а 2 п и о н а, н азы вали ко ро тко ж и вущ и м , а као н , р асп ад аю щ и й ся н а 3 п и о н а, н азвали д о лго ж и вущ и м , вр ем я его р асп ад а п р евы ш ало в со тн и раз вр ем я р асп ад а кор отко ж и вущ его као н а. П ро б лем у ко ро тко ж и вущ и х и д о лго ж и ву щ и х као н о в стали акти вн о и сслед о вать Д . К р о н и н и В . Ф и тч в Б рукх ей вен е: п осле тщ ательн ы х и сслед о ван и й эти х коро тко ж и вущ и х и д о лго ж и вущ и х као н о в в эксп ер и м ен те о н и (К ро н и н и Ф и тч ) п р и ш ли к н ео ж и д ан н о м у вы во д у о том , ч то и д о лго ж и вущ и е као н ы р асп ад аю тся н а 2 п и о н а, а н е н а 3 п и о н а. С лед о вательн о , као н ы (кор отко ж и вущ и е, р асп ад аю щ и еся н а 2 п и он а, и д о лго ж и вущ и е, р асп ад аю щ и еся н а 2 п и он а и н а 3 п и он а) являю тся д вум я о б ли ч и ям и о д н о й и то й ж е ч асти ц ы : о н и н е являю тся д вум я сам о сто ятельн ы м и ч асти ц ам и , а д вум я о б ли ч и ям и о д н о й и то й ж е ч асти ц ы . Т ак б ы ло эксп ер и м ен тальн о о б о сн ован о Д . К ро н и н о м и В . Ф и тч ем С Р -н есохр ан ен и е, за ч то о н и б ы ли уд о сто ен ы Н о б елевской п р ем и и ч ер ез 1 6 лет п о сле и х о ткр ы ти я в 1 964 г.
П ар адок с си м м етр и и и аси м м етр и и И так, м ы в это й ч асти н аш ей р аб о ты рассм о тр ели ф и ло со ф ско е зн ач ен и е тр ех теор ети ч ески х о б о б щ ен и й — электро слаб о й теор и и , К Х Д и Б о льш ого о б ъ ед и н ен и я, о сн о во п о лагаю щ и м и п р и н ц и п ам и п о стр оен и я стр уктуры ко тор ы х б ы ли : 1) ло кальн ая кали б р овоч н ая си м м етр и я; 2) сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и и д ей стви е м ех ан и зм а Х и ггса; 3) ко н стан ты связи , о п р ед еляю щ и е си лу взаи м о д ей стви й , ген ер и р уем ую зар яд ом . Э ти тео р ети чески е о б о б щ ен и я ф и зи ки ч асти ц п о сущ еству в ф и ло со ф ско м ви д ен и и есть д ор о га с д вухстор о н н и м д ви ж ен и ем . 1 . П о стро ен и е и х есть д ви ж ен и е о т н асто ящ его к д алеко м у п рош лом у сам о й р ан н ей эп ох и Б о льш о го взр ы ва и ро ж д ен и я н аш ей В селен н о й : все эти кали б р ово ч н ы е теор и и (электро слаб ая, К Х Д и Б о л ьш о е об ъ ед и н ен и е) — теор ети ч еская р еко н стр укц и я ген ези са и и сто р и и рож д ен и я и стан о влен и я м и р а м и кро ч асти ц п о сле Б о льш о го взр ы ва и и н ф ляц и о н н о й стад и и м о ло д о й В селен н о й . Э та теор ети ч еская р еко н стр укц и я ген ези са и и сто р и и м и кр о ко см о са п р ед ставляет со б о й д ви ж ен и е теор ети ческо й м ы сли о т м ен ее вы со ко й си м м етр и и к б о лее вы со ко й си м м етр и и п р и б о лее вы со ко й эн ер ги и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
138
138
2. О б р атн о е д ви ж ен и е тео рети ч еско й м ы сли п о р еко н стр укц и и стан о влен и я м и кро ко см о са о сущ ествляется ч ер ез сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етри и и д ей стви е м ех ан и зм а Х и ггса, ко тор ы е являю тся п ри н ц и п ам и ко н кр ети зац и и м н о го об р ази я и р азн оо б р ази я ч асти ц м и кро м и р а: это об р атн о е д ви ж ен и е тео р ети ч еско й м ы сли п р ед ставляет со б о й п ер ех од о т б о лее вы со ко й си м м етр и и п р и вы соки х эн ер ги ях к все м ен ее и м ен ее вы со ко й си м м етр и и п ри н и зки х эн ерги ях . 3. Д ви ж ен и е тео р ети ч еско й м ы сли ко все б о лее вы со ко й си м м етр и и п р и вы со ки х эн ер ги ях и о б р атн о е д ви ж ен и е к н и зко й си м м етр и и п ри н и зки х эн ер ги ях связан ы с и зм ен ен и ем ко н стан т связи : 1) вы со кая си м м етр и я п р и вы со ки х эн ер ги ях связан а со сли ян и ем ко н стан т связи ; 2) м ен ее вы со кая си м м етр и я п р и н и зки х эн ер ги ях связан а с р азд елен и ем ко н стан т связи ; 3) ко н стан ты связи , о п р ед еляю щ и е си лу взаи м о д ей стви я м еж д у ч асти ц ам и , н е являю тся н еи зм ен н ы м и : о н и и зм ен ч и вы . П оэто м у си м м етр и я, а такж е сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и , являю тся о сн о вн ы м и руко вод ящ и м и п р и н ц и п ам и теор ети ч еского м ы ш лен и я п р и п о стро ен и и о б о б щ аю щ и х теор ети ч ески х м о д елей в ф и зи ке ч асти ц : о н и являю тся стр уктуро об разую щ и м и и си стем о о б р азую щ и м и п р и н ц и п ам и тео р ети ч еско го м ы ш лен и я. П р и р од а си м м етр и ч н а п р и всем сво ем м н о гооб р ази и и разн о об р ази и , м н о го кр асо ч н о сти и м н ого ц ветн о сти : си м м етр и я — зако н б ы ти я п р и р од ы . С и м м етр и я как ед и н ство п р о ти во п о лож н о стей н е есть н еч то стати ч н о е. О н а есть ж и во е ед и н ство ко н кр етн ы х п р оти во п о ло ж н о стей . Р азр уш и телем это го «ж и во го » ед и н ства кон кр етн ы х п р оти во п о ло ж н о стей является сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и , ф ун кц и я ко торо го заклю ч ается в во ссо зд ан и и н о во й , б о лее н и зко й и ли б о лее вы со кой си м м етр и и : сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и — это н е п р о сто р азр уш и тель, н о и о д н овр ем ен н о со зи д атель вм есте с м ех ан и зм ом Х и ггса. П оэто м у п р и ро д а и си м м етр и ч н а, и сп о н тан н о ее си м м етр и я н ар уш ается: в это м суть р азви ти я б ы ти я п р и ро д ы . П р и р од а н е то лько си м м етр и ч н а и сп о н тан н о ее си м м етр и я н ар уш ается: о н а аси м м етр и ч н а. Е сли си м м етр и я — ед и н ство п ро ти воп о ло ж н о стей (н ап р и м ер , п ар а «ч асти ц а — ан ти ч асти ц а» и ли н ер азли ч и м о сть лево го и п р аво го и т. д .), то аси м м етр и я — ли ш ен н о сть это го тож д ества п роти во п о ло ж н остей (н ап р и м ер, аси м м етр и я В селен н о й п о отн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству, кварко вая аси м м етр и я, леп то н н ая аси м м етр и я, б ар и о н н ая аси м м етр и я и т. д .). В ф и ло со ф ско м р акур се зн ач и м о сть (п о зн авательн ая и м ето д о ло ги ч еская) и ц ен н о сть (м и р ово ззр ен ч еская) катего р и и аси м м етр и и н е м ен ьш е, ч ем категор и и си м м етр и и и ли сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и (С Н С ): си стем а категор и й си м м етр и и , С Н С и аси м м етр и и в ее вн утр ен н ей ло ги ке — н езам ен и м ая ц ен н о сть д ля п о зн ан и я н е то лько явлен и й м и кр о ко см оса, н о и м акроко см о са. Б ез тр и ад ы категори й си м м етр и и , С Н С и аси м м етр и и н ево зм ож н о н е то лько п о стр о ен и е тео р ети чески х м о д елей о м и кр о ко см о се, н о и м акро ко см о се, т. е. В селен н о й : эта ф ун д ам ен тальн ая тр и ад а си м м етр и и , С Н С и аси м м етр и и зн ач и м а и д ля п о зн ан и я глуб и н н ы х тай н м и кро м и р а ч асти ц , и д ля тео р ети ч еско й реко н стр укц и и ген ези са и и стор и и р о ж д ен и я и эво лю ц и и В селен н о й . Э та ф и ло соф ская (н е то лько, н о и н ауч н ая — м и кроф и зи ч еская и м акро ко см о логи ч еская) тр и ад а служ и т в н аш и х р уках м ощ н ы м м ето д о ло ги ч ески м «свети льн и ко м »
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
139
139
д ля п о сти ж ен и я тай н м и кр о ко см о са и м акр о ко см о са (ко см о с м ы п о н и м аем как уп о р яд о ч ен н ую В селен н ую , п о м н ен и ю Г еси о д а, возн и каю щ ую и з х ао са). А в н аш ем п о н и м ан и и ко см о с (м и кро - и м акр о -) во зн и кает и з си н гу ляр н о сти б лаго д аря Б о льш ом у взр ы ву и и н ф ляц и и : ко см о с как тако во й есть н еч то ед и н о е ц ело е, н е р азд ели м о е реальн о и о б ъ екти вн о н а м и кр о - и м акро -. М и кро - и м акр о ко см о с — это ед и н ая н ер азд ели м ая ц елостн о стн ая В селен н ая: В селен н ая — о д н а о хваты ваю щ ая в н ер азд ели м о м и н ер асщ еп и м о м ед и н о м ц елом м и кр о ко см о с и м акро ко см о с. М и кр о ко см о с и м акро ко см о с — взаи м о п ро н и каю щ и е и взаи м о о п р ед еляю щ и е ф и зи ч ески е, ко см и ч ески е и ко см о ло ги ч ески е стр уктуры : о б р азован и е кр уп н о м асш таб н ой стр уктур ы В селен н о й (галакти ки , звезд ы , ско п лен и я галакти к, сверх ско п лен и я и т. д .) н ем ы сли м о б ез о б лако в газа, со сто ящ его и з х и м и ч ески х элем ен тов (во д о ро д и гели й ), м о лекул и ато м о в, п ро то н о в и н ей тро н о в, электро н ов и н ей тр и н о и т. д . Б езусло вн о, о п р ед еляю щ ей си ло й это го о б р азо ван и я является гр ави тац и о н н ая си ла, н о в н ед рах звезд уч аствую т все н ам и звестн ы е си лы взаи м о д ей стви й — С В , Э М В , С Л В . Т ер м ояд ер н ы й си н тез, п ро и сх од ящ и й в н ед р ах звезд , н ем ы сли м н е то лько б ез си лы гр ави тац и и , н о и б ез си л С В , С Л В и Э М В : о со б ен н о и склю ч и тельн а р о ль си льн о го взаи м о д ей стви я и слаб о го взаи м о д ей стви я: К р уп н о м асш таб н ая стр уктур а В селен н о й о б р азуется во вр ем ен и ч ер ез 3 — 4 м и лли ар д а лет п о сле Б ольш о го взр ы ва. О д н ако ф и зи ч ески е п р ед п о сы лки д ля о б р азован и я это й ко см и ч еско й и ко см о ло ги ч еско й стр уктур ы В селен н о й ф о рм и ро вали сь и ко н сти туи р о вали сь с м о м ен та Б о льш о го взр ы ва и и н ф ляц и и : 1) ф ун д ам ен тальн ы е ч асти ц ы — квар ки и ан ти квар ки , леп то н ы и ан ти леп то н ы и и х си лы взаи м о д ей стви й — С В , Э М В и С Л В ; 2) ад ро н ы и и х си лы взаи м о д ей стви й — С В , Э М В и С Л В ; 3) о б р азован и е яд ер , п р еж д е всего легки х — во д о ро д а и гели я, соо тветствен н о со ставляю щ и х во В селен н ой 7 5 % и 25 % ; 4) р еком б и н ац и я как об р азо ван и е ато м о в, п р еж д е всего во д о ро д а и гели я; 5) м о лекулы и з ато м о в и о б р азо ван и е х и м и чески х элем ен то в. В ц ело м м о ж н о это т п ер и од , д ли вш и й ся п о ч ти б о льш е м и лли ар д а лет, р ассм атр и вать как п ер и о д п ревр ащ ен и я п лазм ы в газ, котор ы й п о д д ей стви ем си лы гр ави тац и и об р азует ко см и ч ески е и ко см о ло ги ч ески е стр уктур ы . М ы вы ш е р ассм о тр ели п ро б лем у Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я как тео р и и си н теза тр ех взаи м о д ей стви й — С В , Э М В и С Л В . Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е п р ед сказы вает, как и п о ч ем у н аш а В селен н ая аси м м етри ч н а п о о тн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству. Э то стало во зм о ж н ы м б лаго д ар я н ар уш ен и ю ф ун д ам ен тальн о й си м м етр и и м еж д у ф ун д ам ен тальн ы м и ф ерм и о н ам и и ан ти ф ер м и о н ам и — квар кам и и ан ти кваркам и , а такж е леп то н ам и и ан ти леп то н ам и — в р езультате то тальн о й вселен ско й ан н и ги ляц и и . Т аки м о б р азом , ф ун д ам ен тальн ая си м м етр и я м еж д у ф ун д ам ен тальн ы м и ф ер м и он ам и и ан ти ф ер м и о н ам и б ы ла сам о ун и ч то ж ен а в о гн ен н ом гор н и ле то тальн о й вселен ско й ан н и ги ляц и и : о б р азо вали сь и з «и зб ы точ н ы х » квар ков и леп то н о в тр и аси м м етр и и — квар ко вая, леп то н н ая и б ар и о н н ая. Э та аси м м етр и я стала о сн о вн ы м м атер и ало м д ля ф о рм и ро ван и я аси м м етр и и В селен н о й п о о тн о ш ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству в ц ело м : н аш а В селен н ая вещ ествен н ая б ез ан ти вещ ества, о д н ако м акр о ско п и ч еская
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
140
140
В селен н ая аси м м етр и ч н а н е то лько п о отн о ш ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству: о н а в ц ело м и в ф ун д ам ен тальн ы х п ар ам етр ах (стр ела вр ем ен и , во зр астан и е эн тро п и и , р асш и р ен и е В селен н о й , п р оц ессы р асп ад а в слаб ы х взаи м о д ей стви ях , ап р и ч и н н о сть, зап азд ы ван и е и злуч ен и я и т. д .) аси м м етр и ч н а. Э то п о сущ еству та п ро б лем а, н ад ко то ро й р азм ы ш лял ещ е Л . Б о льц м ан , ко то р ы й сч и тал, ч то м акр о ско п и ч ески й м и р аси м м етр и ч ен , то гд а как м и кр о ско п и ч ески й м и р , со стоящ и й и з атом о в, си м м етр и ч ен в ц елом . И н ы м и словам и , Л . Б о льц м ан ви д ел и ч увствовал п ар ад о ксальн ость (ан ти н о м и ч н ость, ам б и вален тн о сть) д вух м и ро в — м акр оско п и ч еско го и м и кро ско п и ч еско го (Л . Б ол ьц м ан п о д м и кро ско п и ч ески м м и ро м п о н и м ал ли ш ь ур о вен ь атом о в, и з которы х со стоят м о лекулы : он н е зн ал и н е м о г зн ать о вн утр ен н ем стро ен и и и структур е атом а). Т ем н е м ен ее д аж е б о льш ая ош и б ка вели ки х лю д ей , п о словам Н . Б ор а, со д ер ж и т д о лю вели ко й и сти н ы . Д ля н ас в д ан н о м случ ае н е и м еет зн ач ен и я, как Л . Б о льц м ан разр еш и л это т вели ки й п ар ад о кс м еж д у д вум я м и р ам и — м акро ско п и ч ески м и м и кро ско п и ч ески м . В аж н о д р уго е: о н п о стави л ф акти ч ески вп ер вы е п р об лем у аси м м етр и и м акр о ско п и ч еской В селен н о й и си м м етр и и м и кро ско п и ч еско й В селен н о й . П о сущ еству п ар ад о кс аси м м етр и и В селен н о й в кр уп н о м асш таб н о й ее стр уктур е и си м м етр и и м и кро м и р а ч асти ц о ставался н ер азр еш ен н ы м и н езы б лем ы м : В селен н ая б ы ла р аско лота и р асщ еп лен а н а аси м м етр и ю и си м м етр и ю . Э та и д ея р аско ло то сти ед и н о й и ц ело стн о й В селен н о й как суп ерси стем ы н а аси м м етр и ч ескую м акро стр уктур у и си м м етр и ч ескую м и кро стр уктур у служ и ла го сп о д ствую щ и м м и ро ви д ен и ем в со зн ан и и б о льш и н ства н е то лько ф и ло со ф о в, н о и ф и зи ко в д о сер ед и н ы 50 -х гг. п р о ш ло го века, т. е. д о 195 7 г., к о гд а вп ер вы е в м и кро м и р е д ало о сн о вательн ую тр ещ и н у н есо хр ан ен и е зер кальн о й си м м етр и и . М н о ги е уч ен ы е ф и зи ки , уж е н е го вор я, о ф и ло со ф ах, сч и тали , ч то м и р м и кро ч асти ц аб со лю тн о си м м етр и ч ен : в н ем н езы б лем о и н ер уш и м о го сп о д ствую т си м м етр и и п р о стр ан ствен н о й Р -ч етн о сти , зар яд о во го со п р яж ен и я м еж д у ч асти ц ам и и ан ти ч асти ц ам и С и о б р ащ ен и е вр ем ен и как святая святы х Т . П ро стр ан ствен н ая ч етн о сть Ρ как зако н аб со лю тн о го п ар и тета леви зн ы и п р ави зн ы в м и кр ом и р е сч и талась н ер уш и м о й д о сер ед и н ы 5 0 -х гг. п р ош ло го века. Н ер азли ч и м ость п р аво го и лево го сч и талась н ер уш и м ы м п р и н ц и п о м п р и р од ы , п о это м у заслуга д вух вы д аю щ и х ся ки тай ски х ф и зи ков Л и и Я н га, р аб о тавш и х с 1 946 г. в С Ш А , в П р и н сто н ском и н сти туте вы сш и х и сслед о ван и й , в котор ом в то врем я р аб о тал А . Э й н ш тей н , со сто и т в том , ч то о н и р азр уш и ли «н ер азр уш и м ую » ч етн о сть — Ρ — в сл аб ы х взаи м о д ей стви ях и тем сам ы м о н и п о ло ж и ли н ач ало кр уш ен и я н езы б лем ы х п р и н ц и п о в си м м етр и и в м и кр ом и р е. Д о это го в теч ен и е б о лее тр и д ц ати лет, с 1 925 г., с м ом ен та ф о рм ули ро ван и я Э . В и гн ер ом си м м етри и Р -ч етн о сти , д о 1 957 г., сч и тали , ч то м и р м и кро ч асти ц является н еп р и ступ н о й кр еп о стью д ля аси м м етр и и : о н являлся н есо кр уш и м ы м б асти о н ом си м м етр и и . (Э ти м д вум м о лод ы м ки тай ски м уч ен ы м Л и и Я н гу ч и тали лекц и и вели ки е ф и зи ки Х Х в. Э . Ф ер м и и С . Ч ан д р асекар, ко то р ы й п о сле вр уч ен и я Н о б елевско й п р ем и и Л и и Я н гу сказал: все м о и п ер во клаш ки стали Н об елевски м и лаур еатам и . А сам о м у С . Ч ан д р асекар у вр уч ен и е Н об елевско й п р ем и и п р о и зош ло то лько ч ерез 5 0 лет п о сле его зн ам ен и то й р аб о ты в н ач але 3 0 -х го д ов Х Х в., в ко то ро й о н сф о рм ули ро вал так н азы ваем ы й «п р ед ел Ч ан д р асекара».) П оэто м у совер ш ен н о н е случ ай н о , ч то в сво ей и звестн о й статье «С и н гуляр н о сти и аси м м етр и я п о вр ем ен и » и звестн ы й ф и зи к -ко см о лог Р . П ен р о уз сн о ва п о д н и м ает ту п р об лем у, н ад ко тор о й так р азм ы ш лял и б и лся вели ки й Л . Б о льц м ан .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
141
141
«Л о кальн ы е ф и зи ч ески е зако н ы , и звестн ы е и п о н ятн ы е н ам , все си м м етр и ч н ы п о вр ем ен и . И все-таки н а м акр о ско п и ч еском уро вн е н аб лю д ается явн ая аси м м етр и я п о вр ем ен и . Д ей стви тельн о , м о ж н о указать ряд н а п ер вы й взгляд р азли чн ы х м акро ско п и ч ески х стр ел врем ен и . ...И так, я п озво лю себ е, — п и ш ет Р . П ен ро уз, — п ер еч и сли ть сем ь, п о ви д и м ом у, н езави си м ы х стр ел... расп ад К °-м езо н а, кван то во -м ех ан и ч ески е н аб лю д ен и я, о б щ и й р о ст эн тр о п и и , зап азд ы ван и е и злуч ен и я, п си х оло ги ч еско е врем я, р асш и р ен и е В селен н о й и соо тн ош ен и е ч ер н ы х и б елы х д ы р» (Р . П енр оуз. С и н гуляр н о сти и аси м м етр и я п о вр ем ен и // О б щ ая теор и я о тн о си тельн о сти : С б . статей / П о д ред . С . Х о ки н га, В . И зр аэля. П ер. с ан гл. М .: М и р , 19 83 . 2 33 с). И з это й ц и таты статьи Р . П ен ро уза м ы вы д ели м п о ка то лько д ва п о ло ж ен и я, ко то р ы е н ас и н тер есую т: 1. П ар ад о кс м еж д у си м м етр и ч н ы м и ло кальн ы м и ф и зи ч ески м и зако н ам и и аси м м етр и ей , леж ащ ей в осн о ван и и всех эти х си м м етр и ч н ы х закон о в: все закон ы класси ч еско й м ех ан и ки , С Т О и О Т О Э й н ш тей н а, в то м ч и сле зако н ы кван товой м ех ан и ки , си м м етр и ч н ы , х отя вр ем я н а ур овн е м акр ом и р а н еоб р ати м о теч ет аси м м етр и ч н о от п ро ш ло го к б уд ущ ем у. З н ач и т, Р . П ен роуз р аскр ы л ту ф и ло со ф скую и д ею о том , ч то п р и ро д а скр ы вает за си м м етри ей ло кальн ы х ф и зи ч ески х зако н о в в своей глуб и н е сем ь ф ун д ам ен тальн ы х стр ел аси м м етр и и . 2. В селен н ая н а м акр о ур овн е со вр ем ен н о го со сто ян и я аси м м етр и ч н а: 1) п о о тн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству; 2 ) п о о тн ош ен и ю к р асш и р ен и ю В селен н о й ; 3 ) п о о тн ош ен и ю ко всеоб щ ем у ро сту эн тр о п и и и т. д ., как о б этом п и ш ет Р . П ен р о уз в сво ей статье «С и н гул яр н ости и аси м м етр и я п о вр ем ен и ». В это й связи сто и т кр атко ещ е р аз н ап ом н и ть о п ар ад о ксе м еж д у си м м етр и ей и аси м м етр и ей , ко тор ая всегд а скр ы вается в глуб и н е си м м етр и и : д вусп и р альн ая м о лекуляр н ая стр уктур а Д Н К п р ед ставляет со б о й аси м м етр и ч н ую лево ви н товую сп и р альн о сть, а кр асн ая ро за си м м етр и ч н а в сво ем со верш ен стве — кр асо те и гар м о н и и . О б щ еи звестн о , ч то все м о лекуляр н ы е стр уктур ы ж и вой м атер и и аси м м етр и ч н ы : о н и о б лад аю т ли б о лево ви н то во й сп и р альн о стью , ли б о п р авови н то вой сп и р альн о стью . П оэто м у эти аси м м етр и ч н ы е м о лекуляр н ы е стр уктур ы ж и во й м атер и и усваи ваю т то лько те вещ ества, ко торы е ад екватн о о твеч аю т и х (левови н то вой и ли п р аво -ви н то во й ) сп и ральн о сти . А си м м етр и я ж и вы х сущ еств и ор ган и зм о в п р ед н азн ач ен а д ля б ор ьб ы с во зр астан и ем эн тро п и и и , след о вательн о , с увели ч ен и ем в о кр уж аю щ ем и х м и р е б есп о ряд ка и х ао са: ж и зн ь — это б ор ьб а с н еуп о р яд о ч ен н о стью . Е щ е о б о д н ом п ар ад о ксе м еж д у си м м етр и ей и аси м м етр и ей . К ак и звестн о, м акро п ро стр ан ство -вр ем я аси м м етр и ч н о в р асш и ряю щ ей ся и р еко л лап си р ую щ ей В селен н о й . О д н ако и х сво й ства си м м етр и ч н ы — о д н о ро д н о сть и и зо тро п н о сть п р о стр ан ства и о д н оро д н о сть вр ем ен и , и п о этом у зако н ы сохр ан ен и я и м п ульса, м ом ен та ко ли ч ества д ви ж ен и я и эн ер ги и си м м етр и ч н ы : зако н ы ф и зи ки си м м етр и ч н ы как вы раж ен и е эти х п р и н ц и п о в си м м етр и и — о д н о ро д н о сти и и зо тр о п н о сти . С лед о вательн о , в глуб и н е си м м етр и и м и р а п р и ро д а скр ы вает аси м м етр и ю . А како ва ф и ло со ф ская п р и р од а м и кро м и р а? З д есь н ам н ео б х о д и м о о стан о ви ться б олее п о д р о б н о н а р асп ад е К -м езо н а, н а ко то р ы й указы вает Р . П ен р о уз как н а ф ун д ам ен тальн ую стр елу аси м м етр и и н а ур о вн е
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
142
142
м и р а м и кро ч асти ц . Н ео б х од и м о о тм ети ть и п о д ч ер кн уть, ч то м и р м и кр оч асти ц есть м и кро м и р д вух уро вн евы й : 1. П ервы й ур о вен ь его — ур о вен ь си льн ы х (ад ро н н ы х ) и электр ом агн и тн ы х взаи м о д ей стви й : это уро вен ь ад ро н н о й и леп то н н о й м атер и и . Н а это м уро вн е все сп о ко й н о и си м м етр и чн о : в си льн ы х ад ро н н ы х и электро м агн и тн ы х взаи м о д ей стви ях все п р и н ц и п ы си м м етр и и — Р , С , Т , С Р сох р ан яю тся: в м и ре эти х взаи м од ей стви й н ер уш и м а зер кальн ая си м м етр и я как н ер азли ч и м о сть леви зн ы и п рави зн ы , н езы б лем а си м м етр и я «ч асти ц а — ан ти ч асти ц а» и , ко н еч н о ж е, аб со лю тн о н есо кр уш и м а T-и н вари ан тн о сть как си м м етр и я об р ащ ен и я вр ем ен и . 2. В то ро й уро вен ь м и р а м и кр оч асти ц п р ед ставляет соб о й б о лее глуб о ки й и н и ж е леж ащ и й , ч ем ур овен ь ад р о н н о й и леп то н н о й м атери и : это т уро вен ь — ур о вен ь ц ар ства слаб ы х взаи м од ей стви й . Э то ц ар ство слаб ы х взаи м о д ей стви й п р ед ставляло со б о й , как м ы уж е о тм еч али , д о сер ед и н ы 50 -х гг. Х Х в. н еп р и ступ н у ю кр еп о сть д ля аси м м етр и и . О н о б ы ло б асти о н о м н ер уш и м ы х п р и н ц и п о в си м м етр и и — Р , С , T и С Р Т . К ак м ы уж е п и сали , н ач ало р азр уш ен и я это го н есо кр уш и м ого б асти о н а си м м етр и и п о ло ж и ли Л и и Я н г, а о ко н ч ательн о заверш и ли разр уш ен и е это го б асти о н а си м м етр и и д ва ам ер и кан ски х ф и зи ка Д ж ей м с К р о н и н и В ела Ф и тч , р аб о тавш и е в Б р укх ей вен е. В 50 -е гг. с о ткр ы ти ем и эксп ер и м ен тальн ы м о б н аруж ен и ем н о вы х , стр ан н ы х ч асти ц п ер ед ф и зи кам и встала о д н а уд и ви тельн ая загад ка «тау - и тета-ч асти ц »: од н а и та ж е ч асти ц а (т. е. К 0-м езо н и ли као н ) р асп ад алась п о -р азн о м у: н а д ва π -м езо н а и ли н а тр и π -м езо н а. К ао н — электр и чески н ей тр альн ая ч асти ц а, и с о д и н ако во й м ассо й стр ан н ы м о б р азо м о н а р асп ад алась н а 2 π -м езо н а и 3 π -м езо н а: каон ы , р асп ад аю щ и еся н а 2 π-м езон а, н азвали ко ро тко ж и вущ и м и , п о том у о н и о ч ен ь б ы стро р асп ад али сь, а као н ы , расп ад аю щ и еся н а 3 π-м езо н а, н азвали д о лго ж и вущ и м и , п о том у ч то о н и о ч ен ь м ед лен н о , в со тн и раз д о льш е р асп ад али сь. Л и и Я н г «тау - и тета-ч асти ц ы » сч и тали н е д вум я сам осто ятельн ы м и ч асти ц ам и , а д вум я об ли ч и ям и од н о й и то й ж е ч асти ц ы : о д н а и та ж е ч асти ц а п роявляется в д вух о б ли ч и ях . В 1 96 3 г. загад ко й као н о в — ко ро тко ж и вущ и х и д о лгож и вущ и х — заи н тер есовали сь Д . К р о н и н и В . Ф и тч , и ч ер ез го д он и н ап и сал и статью , в ко тор о й уд и ви ли м и р ф и зи ко в со об щ ен и ем о то м , ч то и д о лгож и вущ и е каон ы р асп ад аю тся — о ч ен ь р ед ко, о д и н случ ай и з 1 0 00 со б ы ти й , — н а 2 п и о н а, а н е н а 3 . Т ак К ро н и н и Ф и тч п о д тверд и ли эксп ер и м ен тальн о п ред п о ло ж ен и е Л и и Я н га о то м , ч то «тау - и тета-ч асти ц ы » н е есть д ве сам о стоятельн ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы , а д ва о б ли ч и я о д н о й и то й ж е ч асти ц ы . Т ак б ы ло устан о влен о н есох р ан ен и е в слаб ы х взаи м о д ей стви ях ко м б и н и р ован н о й С Р -ч етн о сти — свер гн уты со сво его п ьед естала н е только си м м етр и и Ρ и С , н о и С Р -си м м етр и я: С Р -н есох р ан ен и е яви ло сь кр уш ен и ем н ад еж д ы ф и зи ко в н а сох р ан ен и е ко м б и н и р о ван н о й си м м етр и и п р о стр ан ствен н о й ч етн о сти Ρ и зар яд о во го соп р яж ен и я С . С Р -н есох р ан ен и е и м ело д алеко и д ущ и е п о след стви я: о н о связан о такж е с н ео б хо д и м о стью со кр уш ен и я со сво его б асти о н а си м м етр и и Τ -и н вари ан тн о сти . В р езультате взяти я н еп ри ступ н о й кр еп о сти д ля аси м м етр и и и со кр уш ен и я н есо кр уш и м ого б асти о н а си м м етр и и — Р , С , С Р и Τ — м и р м и кро ч асти ц н а глуб о ко м
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
143
143
ф ун д ам ен тальн о м ур овн е слаб ы х взаи м о д ей стви й п р ед стал п ер ед уд и влен н ы м взор ом ч ело веч ества н е только «клад б и щ ем » н и звер гн уты х п р и н ц и п о в си м м етри и , н о и аси м м етр и ч н ы м : в н ем м о ж н о теп ер ь о тли ч и ть п р авое о т лево го и , н ао б оро т, лево е — о т п р аво го ; ч асти ц ы м о гут сущ ествовать б ез сво и х ан ти ч асти ц ; вр ем я там , в глуб и н е слаб ы х взаи м о д ей стви й , теч ет стр ело й н ео б р ати м ы м о б р азом . О д н и м сло вом , в м и р е слаб ы х взаи м о д ей стви й (как н а уро вн е ад ро н н о леп то н н о м , так и н а ур о вн е квар к -леп то н н о м ) устан о ви ло сь ц ар ство аси м м етри и . З н ач и т, и зд есь, в м и р е м и кро ч асти ц , в о сн о ве си м м етр и и леж и т аси м м етр и я: аси м м етр и я — н еч то глуб и н н о е, а си м м етр и я является ф акти ч ески м п ро явлен и ем вро ж д ен н о й аси м м етр и и м атер и и . П оэто м у врож д ен н о е м атер и и — аси м м етр и я, а ф акти ч еско е м атер и и — си м м етр и я: вро ж д ен н о е — н еч то сущ н о стн ое, а ф акти ч еско е — н еч то ф ен о м ен о ло ги ч еско е. В п о след н и е д есяти лети я п р од о лж али сь и н тен си вн ы е и сслед о ван и я слаб о го р асп ад а као н ов п р еи м ущ ествен н о н а уро вн е и х квар ково го со става. Э ти и сслед о ван и я д ей стви тельн о п о казали , ч то С Р -н есо хр ан ен и е глуб о ко связан о с н ар уш ен и ем Tи н вар и -ан тн ости . Н а сам ом глуб о ком ф ун д ам ен тальн о м уро вн е м и кр ом и р а, т. е. н а ур о вн е слаб ого р асп ад а ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н ов — квар ко в и леп то н о в, — о б н ар уж и вается глуб о кая связь м еж д у С Р -н есо хр ан ен и ем и н ар уш ен и ем Tи н вар и ан тн о сти : н а это м ур о вн е слаб о го р асп ад а квар ко в очен ь р ед ко, н о н аб лю д ается н ео б р ати м о сть теч ен и я вр ем ен и , т. е. аси м м етр и я вр ем ен и . • В о -п ер вы х , квар ковая ко н стр укц и я као н ов эво лю ц и о н и р ует во вр ем ен и , п о казы вая, как о тм еч ает автор кн и ги «А н ти м атери я» (М ., 20 01 ) Г . Ф р ей зер — о д и н и з р уко во д и телей Ц Е Р Н а, — «во зр аст као н а»; • во -вто р ы х , сравн ен и е ско ро сти п р евр ащ ен и я као н о в в ан ти као н ы со скор о стью п р евращ ен и я ан ти као н о в в као н ы д ем он стр и р ует сущ ествен н о е разли ч и е м еж д у эти м и д вум я скор о стям и , ко тор ы е п ри сох р ан ен и и T-и н вар и ан тн о сти д о лж н ы со вп ад ать; • в-тр етьи х, уч ен ы е сп ец и ал и сты б о льш ую н ад еж д у во злагаю т н а стр елу вр ем ен и п р и р асп ад е тяж елы х квар ко в, п р еж д е всего н а р асп ад b-квар ка н а с-квар к:
З д есь, естествен н о , во зн и кает и н тер есн ы й ф и ло со ф ски й во п р о с: п о чем у п р и р о д а «п р яч ет» аси м м етр и ю в сво и х сам ы х глуб и н н ы х тай н и ках , а си м м етр и я всегд а н екое вн еш н ее, ф акти ч еско е сущ ествован и е это й глуб и н н о й аси м м етр и и ? А си м м етр и я есть н еко е вн еш н ее п р оявлен и е вр о ж д ен н о й н естаб и льн о сти м атер и и воо б щ е: м атер и я п о сво ей сущ н о стн о й п р и ро д е н естаб и льн а. С ущ н о сть ее, как о тм еч ает Ш . Г лэш о у, н е в стаб и льн ости , а в н естаб и льн о сти . Н естаб и льн о сть м атер и и — сам ы й н и ж н и й , глуб о ки й ур о вен ь, п р ед ставляю щ и й со б о й н еко е ед и н ство кван то во го х ао са и кван то вы х ф луктуац и й : о н а п ро является как тур б улен тн о сть ч ер ез случ ай н о сть. О д н ако турб улен тн о сть как кван товы й хао с вклю ч ает аттр актор ы , ко торы е п р ед ставляю т со б о й глу б и н н ы е вы со ко уп ор яд о ч ен н ы е стр уктур ы . А си м м етр и я — о д н о н ап р авлен н о е п о вр ем ен и п р оявлен и е это й н естаб и льн о сти м атер и и : аси м м етр и ч н ы р асп ад као н о в и воо б щ е все слаб ы е р асп ад ы ф ун д ам ен таль -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
144
144
н ы х ф ер м и о н о в — квар ко в и леп то н о в. В се тяж елы е квар ки так и ли и н ач е р асп ад аю тся н а б о лее легки е квар ки : t — > b — > с — > s — > d — > u-квар к. Т акая ж е си туац и я с леп то н ам и : тяж елы е леп то н ы р асп ад аю тся н а легки е: и т. д .
Р и с. 1.26
О д н и м сло вом , все ф ун д ам ен тальн ы е ф ерм и о н ы — квар ки и леп то н ы — п о д вер ж ен ы слаб ы м взаи м од ей стви ям н а сам о м глуб око м ф ун д ам ен тальн о м ур о вн е стро ен и я и стр уктур ы м атер и и : ч ем м ы глуб ж е п р о н и каем вглуб ь м атер и и о т стаб и льн о сти атом а и яд ра, о т ад р о н н ой м атер и и — к м атер и и ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н ов, тем о тч етли вее п р оявляется и тем ясн ее н аб лю д ается н естаб и льн о сть м атер и и воо б щ е. И д аж е ко гд а м ы сп усти м ся о т уро вн я электро м агн и тн ы х и си льн ы х (р ад и ус 10~13 см ) взаи м о д ей стви й к ур о вн ю слаб ы х р асп ад о в (р ад и ус 1 0 -17см ) ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и он о в и б озон о в, соверш ен н о отч етли во н аб лю д ается аси м м етр и я как ф акти ч еско е п роявлен и е вро ж д ен н о й н естаб и льн о сти м атери и : вро ж д ен н ая н естаб и льн о сть м атер и и п р оявляется в ф акти ч еско й аси м м етр и и слаб ы х р асп ад н ы х п ро ц ессов:
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
145
145
В се эти и д руги е слаб ы е р асп ад н ы е п ро ц ессы п о врем ен и аси м м етр и ч н ы и н ео б р ати м ы : м ы н е м о ж ем п о луч и ть и з легки х ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н о в и б о зо н ов б о лее тяж елы е. С лед о вательн о , м атер и я н а сам ом глуб око м ф ун д ам ен тальн о м уровн е скр ы вает аси м м етр и ю как ф акти ч еско е сущ ее своей вр о ж д ен н ой н естаб и льн о сти : аси м м етр и я в ф и ло со ф ско м р акур се есть ф акти ч еско е сущ ее вро ж д ен н о й н естаб и льн о сти м атер и и . Т ако в ф и ло со ф ски й см ы сл р асп ад а као н о в как п ерво й аси м м етр и и и з сем и зн ам ен и ты х стр ел п о вр ем ен и Р . П ен ро уза: аси м м етр и я так ж е, как и си м м етр и я, — ко н стр укти вн ы е п р и н ц и п ы сам о ор ган и зац и и м атер и и . П о этом у и х н азн ач ен и е (как п о зн авательн о е, так и р еальн о -о б ъ екти вн о е) заклю ч ается в сам оо р ган и зац и и м атер и и , в ее ко н стр укти вн о м стр уктури р о ван и и и стр уктур али зац и и о б ъ екто в как м и кро м и р а, так и м акр о ко см о са. П о этом у в р еальн о й р асш и р яю щ ей ся и р еко ллап си р ую щ ей В селен н о й ф ун кц и я эти х ко н стр укти вн ы х п р и н ц и п о в си м м е три и и аси м м етр и и и склю ч и тельн о важ н а и сущ ествен н а: о н и являю тся п р и н ц и п ам и сам оор ган и зац и и м атер и и . С лед ует о тм ети ть, ч то как в п о зн авательн о м п ро ц ессе, так и в р еальн о м м и р е си м м етр и я и аси м м етр и я п о сто ян н о м ен яю тся м естам и : о н и являю тся п р и н ц и п ам и ко н стр уи р ован и я как р еальн о го м и р а, так и п о зн авательн о й кар ти н ы о б это м м и ре. М ы вы ш е ви д ели , как ф ун д ам ен тальн ая си м м етр и я м еж д у ф ун д ам ен тальн ы м и ф ер м и о н ам и и ан ти ф ер м и он ам и б ы ла н ар уш ен а в актах то тальн о й ан н и ги ляц и и и х в сам ую р ан н ю ю эп о х у м о ло д о й В селен н о й : р езультато м «сам о ун и ч то ж ен и я» это й ф ун д ам ен тальн о й си м м етр и и яви лась б ари о н н ая аси м м етр и я н аш ей В селен н о й . В это й связи н ам п р ед ставляется ум естн ы м ещ е р аз о б р ати ться к и д ей н о м у н аслед и ю акад ем и ка А . Д . С ах аро ва, к его ф и ло со ф ски м р азм ы ш лен и ям и в и д ен и ю п р о и сх о ж д ен и я В селен н о й в р езультате Б о льш о го взр ы ва. Э то б ы л 1 964 г. О н б ы л и склю ч и тельн о п ло д о твор н ы м и о со б ы м , д о п р ед ела н асы щ ен н ы м вели ки м и о ткр ы ти ям и , год о м . К аж д ы й м есяц п р и н оси л все н о вы е и н о вы е, н еож и д ан н ы е и вн езап н ы е о ткр ы ти я, ко тор ы е б ы ли н е то лько вп еч атляю щ и м и , н о и зах ваты ваю щ и м и и д ух , и н аш е во об р аж ен и е. М . Г елл -М ан н у и Д . Ц вей гу п р и н ад леж и т п о стро ен и е квар ко во й м од ели , котор ая п р евращ ается в К Х Д в р езультате введ ен и я О . Г р и н б ер го м ц вета как ан ти ко ллап си р ую щ ей си лы . 1 967 го д м ож н о н азвать го д ом о ткр ы ти я п ульсар а как н ей тр о н н о й звезд ы уч ен ы м и Б елло м и Х ьи ю ш ем и з К ем б р и д ж а, п ло тн о сть м атери и ко то ро й со ставляет тр и лли о н то н н в од н о м куб и ч еско м сан ти м етр е. Э то т го д б ы л го д ом о созн ан и я и п о н и м ан и я главн о й тай н ы ж и зн и — д вусп и р алы ю й м о лекуляр н о й стр уктур ы Д Н К , о ткр ы ти е ко торо й п р и н ад леж и т д вум м о ло д ы м уч ен ы м — Д ж о н у У о тсо н у (С Ш А ) и Ф р эн си су К р и ку (А н гли я): о ткр ы ти е и м и б ы ло сд елан о 10 лет н азад , н о Н об елевская п р ем и я б ы ла вр уч ен а ш естер ы м , и б о р азгад ка тай н ы ж и зн и н асто лько б ы ла о ш елом ляю щ ей и д о лгож д ан н о й . И все ж е сам ы м ф ун д ам ен тальн ы м о ткр ы ти ем н е то лько 19 64 г., н о и Х Х в. яви лось случ ай н о е эксп ер и м ен тальн о е о б н ар уж ен и е д вум я ам ер и кан ски м и уч ен ы м и А р н о П ен зи асо м и Р об ер то м В и лсон о м ко см и ч еско го м и кро во лн ово го ч ер н о тельн о го ф о н а, т. е. р ели кто в о го и злуч ен и я как электро м агн и тн о го , и д ущ его к н ам с Б о льш о го взр ы ва и зотро п н о со всех н ап р авлен и й и т. д . и т. п . И во т в тако й д ухо вн о й атм о сф ер е стал р азм ы ш лять А . Д . С ах аро в о С Р н есо хр ан ен и и и аси м м етр и и В селен н о й п о о тн ош ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еств у: д ля н его б ы ла загад ко й эта аси м м етр и я В селен н о й . П оч ем у и как о б р азо валась эта
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
146
146
аси м м етр и я во п р еки зако н у си м м етр и и зако н а зар яд о вого со п р яж ен и я — С ? Н а о сн о ве С Р -н есо хр ан ен и я А . Д . С ах ар ов сч и тал: 1) ско ро сть Б о льш о го взр ы ва б ы ла б о льш е ско ро сти света и в со о тветстви и с н ей ско ро сть р о ж д ен и я ч асти ц и ан ти ч асти ц б ы ла такж е б о льш е с: в р езультате это го ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы н е см о гли ан н и ги ли р о вать; 2) затем м о ло д ая В селен н ая р езко п о холо д ала в 10 м и лли ар д о в р аз: н ач алась то тальн ая вселен ская ан н и ги ляц и я ч асти ц и ан ти ч асти ц , в о гн ен н ы х актах ко то рой б ы ли о н и сам о ун и ч то ж ен ы ; 3) м и лли ар д у ан ти ч асти ц со ответство вал м и лли ар д ч асти ц + 1 п р о то н : эти м и лли ар д ы ч асти ц и ан ти ч асти ц б есслед н о «сгор ели » и п р евр ати ли сь в ф ото н ы , и о стался 1 п рото н : соо тн о ш ен и е и х стало — 1 п ро то н у 1 0 9 ф о то н ов, т. е. м и лли ар д . Т ак, п о А . Д . С ах аро ву, во зн и кла б ар и о н н ая аси м м етр и я и , след о вательн о , аси м м етр и я В селен н о й п о отн о ш ен и ю к вещ еству и ан ти вещ еству. В это й связи м ы ещ е р аз о стан о ви м сво е вн и м ан и е н а ко н ц еп ц и и А . Д . С ах ар ова о возн и кн о вен и и и о б р азован и и б ар и о н н о й аси м м етри и , н ад п р о б лем о й которо й о н сер ьезн о р аб отал в 1 964 — 19 67 гг. 1. О н п р и д ер ж и вался тео р и и Б о льш о го взр ы ва Г . Г ам ова. О д н ако он сч и тал, ч то ско ро сть Б о льш о го взр ы ва б ы ла б о льш е ско ро сти света. П оэто м у ско ро сть р о ж д ен и я ч асти ц и ан ти ч асти ц такж е б ы ла б о льш е ско ро сти света: ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы о б лад али свер хр еляти ви стски м и скоростям и . Э то об сто ятельство п р и вело к том у, ч то ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы н е м о гли сталки ваться и вступ и ть в ан н и ги ляц и ю . 2. Ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы р о ж д али сь си м м етр и чн о : м и лли ар д у ан ти ч асти ц со ответствен н о р о ж д ался м и лли ар д ч асти ц + о д и н п р о то н . П р о и сх од и т р езкое п о хо лод ан и е В селен н о й : о н а в д есятки м и лли ар д ов раз п о хо ло д ела и тем сам ы м со зд ало сь усло ви е д ля ан н и ги ляц и и ч асти ц и ан ти ч асти ц . В это й то тальн ой вселен ско й ан н и ги ляц и и все ф ер м и о н ы — квар ки и леп то н ы — и ан ти ф ер м и о н ы — ан ти квар ки и ан ти леп то н ы — сам о ун и ч то ж и ли сь: в о гн ен н о м гор н и ле ан н и ги ляц и и «сго р ели » все квар ки и леп то н ы . О стали сь ли ш ь «и зб ы то ч н ы е квар ки » и «и зб ы то ч н ы е леп то н ы »: п ро то н ы и н ей тро н ы б ы ли о б р азован ы и з «и зб ы то ч н ы х квар ко в». Т ак о б р азо валась б ар и о н н ая си м м етр и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
147
147
Г л ав а 3. Т еор и я суп ер стр ун к ак теор и я в сего сущ его (TBC) § 1. Т еор и я в сего сущ его (TBC) С уп ер си м м етр и я М ы уж е о тм еч али , что суп ер си м м етр и я — это со верш ен н о н о вы й ви д си м м етр и и , ко м м утатор котор о й п ер евод и т ф ер м и о н в б о зо н и , н ао б о ро т, б о зон в ф ер м и о н . Т аки м о б р азо м , сущ ествует п о лн ая си м м етр и я м еж д у ф ер м и о н ом и б о зо н ом . С уп ер си м м етр и я есть такая ф ун д ам ен тальн ая си м м етр и я, како й является си м м етр и я м еж д у ч асти ц ей и ан ти ч асти ц ей . Т ак, м ы и м еем п о лн ую си м м етри ю м еж д у ч асти ц ам и и ан ти ч асти ц ам и : ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы п о д ч и н яю тся о д н о м у и то м у ж е закон у. В п р и ро д е сущ ествует то лько од и н зако н д ля ч асти ц и ан ти ч асти ц , п о это м у во зм о ж н а см ен а си стем ы ч асти ц си стем о й ан ти ч асти ц и н ао б оро т: в это м со сто и т см ы сл п о лн о й си м м етр и и м еж д у ч асти ц ей и ан ти ч асти ц ей . О сн о вн о й см ы сл стан д ар тн о й м о д ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц — — заклю ч ается в п о лн о й си м м етр и и м еж д у квар кам и и леп то н ам и : квар ки и леп то н ы н ахо д ятся в о д н о м м ульти п лете и о н и в заи м о п р евр ащ аем ы . М ы все ж е сч и таем , ч то устан овлен и е п о лн о й си м м етр и и м еж д у квар кам и и леп то н ам и зн ач и тельн ы м д о сти ж ен и ем гр уп п ы SU(5). • В о -п ер вы х , п р и н и зки х эн ер ги ях леп то н ы аб со лю тн о н еср авн и м ы и н есо и зм ер и м ы п о си ле и и н тен си вн о сти с квар кам и . • В о -втор ы х , леп то н ы (и х ш есть: е - и ve; μ и ν μ ; τ и ν τ) си м м етр и ч н ы п о ко ли ч еству ш ести квар кам : в п р и р о д е сущ ествует си м м етр и я м еж д у ко ли ч ествам и леп то н ов и квар ко в. Ш ести леп то н ам ко ли ч ествен н о соо тветствует ш есть кварко в и н ао б о ро т (эта и д ея б ы ла сф ор м ули р ован а ф и зи кам и в 19 56 г. н а К о н ф ер ен ц и и вы со ки х эн ер ги й в г. К и еве). • В -тр етьи х , ф ун д ам ен тальн ая зн ач и м о сть п о лн о й си м м етр и и м еж д у квар кам и и леп то н ам и об ъ ясн яется п р еж д е всего тем , ч то квар ки и леп то н ы н а сего д н яш н и й д ен ь р ассм атр и ваю тся как ф ун д ам ен тальн ы е ч асти ц ы , т. е. как то ч еч н ы е, д алее н ед ели м ы е, д аж е п р и вы со ки х эн ер ги ях о стаю щ и еся ч асти ц ы : п р акти ч ески с п о м о щ ью ш ести квар ков (u, d, s, с, b и t) и тр ех ц вето в (кр асн ы й , зелен ы й и си н и й ) м о ж н о о п и сать м н о го ли ки й м и р ад ро н о в как ч асти ц , уч аствую щ и х в си льн ы х яд ер н ы х взаи м о д ей стви ях и о б ъ ясн и ть его . И з п о лн о й си м м етр и и м еж д у квар кам и и леп то н ам и , т. е. и х взаи м о п ер ехо д и м о сти п р и о ч ен ь вы со ки х эн ерги ях 1 0 15Г эВ , след ует ло ги ч ески й вы вод о б отн о си тельн о сти п о н яти я ф ун д ам ен тальн о сти квар ко в и леп то н о в: если квар ки и леп то н ы взаи м о зам ен яем ы , то естествен н о н ап р аш и вается вы вод о б олее глуб о ко м сущ ем , ф ен о м ен ам и ко тор о го являю тся квар ки и леп то н ы ; таки м сущ и м м о гут б ы ть п р ео н ы , со ли то н ы и ли суп ер стр ун ы (о н и х м ы б уд ем н и ж е п и сать).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
148
148
П оэто м у естествен н о стр ем лен и е ф и зи ко в к п о и ску б о лее глуб и н н о го уро вн я суп ер си м м етри ч н ы х ч асти ц , вы ступ аю щ и х в кач естве суп ер п ар тн еров н ам и звестн ы м элем ен тар н ы м ч асти ц ам : м еж д у м и ро м н ам и звестн ы х элем ен тар н ы х ч асти ц и м и ро м суп ер си м м етри ч н ы х суп ер п ар тн еро в сущ ествует п о лн ы й и зо м ор ф и зм , т. е. о д н озн ач н о е со ответстви е м еж д у ч асти ц ам и и суп ер п артн ер ам и и х . О сн о вн ая ф и ло со ф ская и д ео ло ги я суп ер си м м етр и и , н а н аш взгляд , заклю ч ается в п о лн о й си м м етр и и м еж д у ч асти ц ам и и и х суп ер си м м етр и ч н ы м и суп ер п ар тн ерам и : в это й п о лн о й си м м етр и и раскр ы вается ф и ло со ф и я м атер и альн о го ед и н ства м и р а. Н о м и р н е то лько од и н в сво ей глуб и н н о й сущ н о сти , н о о н м н о го ли к, м н о гор азли ч ен и м н о го сп ектр ален : м и р и ед и н , и р азли ч ен . С и м м етр и я — всегд а вы р аж ен и е ед и н о го , а н ар уш ен и е си м м етр и и есть вы р аж ен и е м н о ж ествен н о сти : ед и н о е — н еч то н о ум ен альн о е, а м н о ж ествен н о сть — н еч то ф ен ом ен альн о е. П оэто м у си м м етр и я н еи зб еж н о д олж н а н ар уш аться: си м м етр и я н оум ен а д о лж н а н ар уш аться, ч то б ы о п р авд аться (т. е. вер и ф и ц и р овать) в ф ен о м ен о ло ги и . П оэтом у п уть н ауч н о го п о зн ан и я есть всегд а д ви ж ен и е о т ф ен о м ен о ло ги и к н о ум ен о ло ги и и о т н ее сн о ва к ф ен о м ен о логи и : о т ф акто в к п о стро ен и ю тео р ети ч еско й м о д ели и от н ее сн о ва к ф ен о м ен ам , чтоб ы об ъ ясн и ть и х и п о н ять. С уп ер си м м етр и я, в ко н ечн о м сч ете, есть: во -п ервы х , теор ети ч еская п о п ы тка п о и ска б о лее глуб о ко го ур о вн я стр о ен и я м атер и и , ч ем квар ковы й ; во -вто ры х, п о п ы тка, р ассм атр и вая квар ковы й уровен ь как ф ен о м ен о ло ги ч ески й , о б ъ ясн и ть б ы ти е квар ково й м атер и и и п о н ять ее п р и р о д у: все элем ен тар н ы е ч асти ц ы как ф ен о м ен ы со п р яж ен ы со сво и м и суп ер си м м етр и ч н ы м и суп ер п атн ер ам и как н о ум ен альн ы м и сущ н о стям и ; в-тр етьи х , главн ая ц ель суп ер си м м етр и и все ж е заклю ч ается в ед и н о м си н тезе всех ч еты рех ти п о в ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — электро слаб ы х , си льн ы х ц ветн ы х и гр ави тац и и . И стор и я р азви ти я ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и си л и х взаи м о д ей стви й тако ва, ч то, во -п ер вы х , каж д ы й ти п си л взаи м о д ей стви й ч асти ц и зуч ался и и сслед о вался о тд ельн о о т всех д р уги х ; во втор ы х , всегд а н а п р о тяж ен и и всей и сто р и и р азви ти я ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц гр ави тац и я н ах од и лась в сто ро н е от это й и сто р и и : б ез гр ави тац и и и вн е ее аб со лю тн о н ево зм о ж н о и н ем ы сли м о ед и н о е о п и сан и е п р и ро д ы . В п о р яд ке ф и ло со ф ско го р азд ум ья и разм ы ш лен и я м о ж н о п р ед п о ло ж и ть, что суп ер си м м етри ч н ы е суп ер п ар тн ер ы (сэлектро н , сн ей три н о , сквар ки , ф о ти н о , глю и н о , ви н о , зи н о и о соб ен н о грави ти н о ) н е м о гут ли вы ступ ать кан д и д атам и н а ро ль суп ер ч асти ц «тем н о й » м атер и и : н е связан а ли гр ави тац и я с «тем н о й » м атер и ей ? Е сли гр ави ти н о как суп ер п ар тн ер гр ави то н а м о ж ет о казаться кан д и д ато м н а ро ль суп ер ч асти ц ы «тем н о й » м атер и и , то м ы сд елаем ещ е важ н ы й ш аг к б о лее глуб о ко м у п р ед ставлен и ю о гр ави тац и и как ун и вер сальн о й си ле взаи м о д ей стви й как в ко см о се, так и м и кр ом и р е. Г р ави тац и я — ед и н ствен н ая си ла и з всех ч еты р ех ти п о в взаи м о д ей стви й , б ез п о зн ан и я ко тор о й н ево зм о ж н о и н ем ы сли м о со зд ан и е ед и н о й кар ти н ы м и ро п о н и м ан и я, аб со лю тн о и склю ч ен о п о стро ен и е ед и н о й всео б щ ей ф и зи ч еско й тео р и и о б о всем : ед и н о е во всем и все в о д н о м . З акан ч и вая суп ер си м м етр и ю , о тм ети м след ую щ и е м ом ен ты : 1) суп ер п ар тн еры в о д н о м суп ер си м м етри ч н о м м ульти п лете то ж д еств ен н ы д р уг д р уга: о н и си м м етр и ч н ы , п о том у ч то они взаи м о п ер ехо д и м ы и взаи м о п р евр ащ аем ы ; 2) ч асти ц ы и суп ер п ар тн еры о б р азую т суп ер п о ля, ко тор ы е сущ ествую т в суп ер п р о стр ан стве, гд е р азы гр ы вается и х д р ам а, т. е. п о ро ж д ен и е и х д р уг д р уга и и х расп ад ;
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
149
149
3) п р и сох р ан ен и и п р о стр ан ствен н о й четн о сти Ρ суп ер си м м етр и ч н ы е ч асти ц ы р о ж д аю тся п ар ам и , тяж елы е суп ер си м м етр и ч н ы е ч асти ц ы р асп ад аю тся н а легки е, а сам ая легкая остается стаб и льн о й , и п о этом у эта легкая стаб и льн ая ч асти ц а м о ж ет б ы ть кан д и д ато м н а р о ль суп ер ч асти ц ы «тем н о й » м атер и и ; 4) «п усты н я» м еж д у вы со ки м и эн ер ги ям и 1 0 15Г эВ и п лан ко вски м м асш таб ом 1019Г эВ м о ж ет о казаться совсем н е «п усты н ей »: в н ей п о лн ы м -п о лн о н о вы х , н ам н еи звестн ы х сверх си льн ы х си л и экзо ти ч ески х ч асти ц . В это м случ ае квар ки , леп то н ы , б о зон ы — W± и Ζ 0 и д р . — п ерестан ут б ы ть ф ун д ам ен тальн ы м и и о н и м о гут б ы ть о б р азован ы п р и ч уд о ви щ н о сверх си льн ы х взаи м о д ей стви ях и з суп ер стр ун : все н ам и звестн ы е элем ен тар н ы е ч асти ц ы п р ед стан ут как п ро явлен и я суп ер стр ун ; 5) тако в уж н аш м и р б ескон еч н о сти в сво ей сущ н о сти , скр ы ваю щ и й о т н ас сво и со кро вен н ы е тай н ы , ко торы е р аско лд о вы вает н аш р азум .
С уп ер гр ав и тац и я И все ж е п р и всех вп еч атляю щ и х д о сти ж ен и ях од н а клю ч евая п ро б лем а о стается н ер азгад ан н ой : б езусло вн о , тако й о сево й п р об лем о й является п роб лем а суп ер гр ави тац и и . Б ез суп ер гр ави тац и и н е м о ж ет и д ти р еч и о п о лн о м ед и н ен и и Ф Э Ч и со вр ем ен н ой ко см о ло ги и : теор и ей это го п о лн о го ед и н ен и я д о лж н а стать кван товая гр ави тац и я. М н о ги е ф ун д ам ен тальн ы е п р о б лем ы ко см о ло ги и и Ф Э Ч н ах од ятся в туп и ково й си туац и и и з-за о тсутстви я тео р и и кван тово й гр ави тац и и . П о этом у п ро б лем а созд ан и я теор и и кван тово й гр ави тац и и является клю ч ево й п ро б лем о й и д ля косм о ло ги и , и д ля Ф ЭЧ. В это м о тн ош ен и и суп ер си м м етр и я, вклю ч аю щ ая и суп ер гр ави тац и ю , является важ н ы м ш агом в н ап р авлен и и п о лн о го ед и н ен и я Ф Э Ч и ко см о логи и : и все-таки главн ая ц ель ф и ло со ф ского п о н и м ан и я м и р а в б о льш о м и м ало м со сто и т в о см ы слен и и глуб о ч ай ш его ед и н ства это го м и р а. Б о льш о е и м ало е — асп екты п р о явлен и я это го од н о го м и р а: б о льш о е и м алое взаи м о п р он и каем ы в сво ем ед и н стве. П о чем у ж е все-таки теор и я кван то во й гр ави тац и и является клю ч ево й п р о б лем о й сам о й ко см о ло ги и и ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц ? П о том у ч то н а сты ке со вр ем ен н о й ко см оло ги и и ф и зи ки элем ен тарн ы х ч асти ц во зн и кла такая п ро б лем а, ко то р ая тр еб ует д ля своего р еш ен и я ф ор м ули ро ван и е ед и н о й тео ри и кван то вой гр ави тац и и : тако й ар х и сло ж н о й п р об лем о й является п р о б лем а си н гуляр н о сти как б еско н еч н о сти п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н ого п р о стр ан ства-вр ем ен и . (К огд а м ы п и ш ем о си н гуляр н ости , то и м еем в ви д у ф и зи ч ескую си н гуляр н о сть, а н е м атем ати ч ескую б еско н еч н ость: ф и зи ч еская си н гуляр н о сть как о со б о е со сто ян и е н е сво д и м а к м атем ати ч еско й то ч ке б еско н еч н о сти .) М ы уж е о тм ети ли , ч то суп ер гр ави тац и я есть ч асть суп ер си м м етр и ч н о й м од ели , и б о о н а (суп ер си м м етри я) п р ед п олагает н али ч и е ч асти ц -суп ер п ар тн еро в, п р етен д ую щ и х н а ро ль «тем н о й м атер и и »: в кач естве п р етен д ен тов -суп ер п ар тн еров н а р о ль «тем н о й м атер и и » вы ступ аю т грави ти н о , тяж елы е н ей тр и н о ν μ и ν τ, а м ож ет б ы ть, акси о н ы , м о н о п о ли и т. д . О д н и м сло вом , д ля н ас важ н о то , ч то суп ер си м м етр и ч н ая м о д ель п р ед п о лагает ч асти ц ы -суп ер п ар тн ер ы , п р етен д ую щ и е н а р о ль «тем н о й м атер и и ». В это м о тн ош ен и и суп ер гр ави тац и я является н ео тъ ем лем о й стр уктурн о й ком п о н ен то й суп ер си м м етри ч н о й м о д ели .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
150
150
О д н ако н али ч и е ч асти ц -суп ер п ар тн еров «тем н о й м атер и и » — ли ш ь о д н а стор о н а р еш ен и я п ро б лем ы суп ер гр ави тац и и : сущ ествует втор ая ее стор о н а, н е м ен ее важ н ая, ч ем п ер вая сто ро н а. С уп ер гр ави тац и я — теор ети ч еская м о д ель, о сн овн ы м треб ован и ем которо й является о б ъ ед и н ен и е всех ч еты р ех ти п ов взаи м о д ей стви й — С В , С Л В , Э М В и Г В — в ед и н о е, од н о ф ун д ам ен тальн о е взаи м о д ей стви е, р езультатом С Н С ко торо го вы ступ али б ы эти ч еты р е ти п а взаи м о д ей стви й : теор ети ч ески м о сн о ван и ем тр еб о ван и я о д н о го ф ун д ам ен тальн о го взаи м о д ей стви я является п лан ко вски й м ом ен т, вклю ч аю щ и й след ую щ и е м асш таб ы : 1. mpl = 1019Г эВ , т. е. н а 4 п о ряд ка вы ш е, чем эн ер ги я стан д ар тн о й м о д ели Ф Э Ч ; 2. lpl= 10-35 см ; 3. tρ1 = 10-45с; 4. Tрl=1030К ; 5. 1094 г/см 3 — м асш таб п лан ко вско й п ло тн о сти м атер и и . П лан ко вски й м ом ен т — тр еб о ван и е о б ъ ед и н ен и я ч еты р ех ти п ов взаи м о д ей стви й : тр и ти п а взаи м о д ей стви й о б ъ ед и н ен ы в стан д ар тн о й м од ели Ф Э Ч — В стан д ар тн ой м од ели Ф Э Ч о сущ ествлен ы : 1) квар к-глю о н н ы е взаи м о д ей стви я; 2) п р и эн ер ги ях 1 0 15 Г эВ катастро ф и ч ески о слаб евает си ла си льн ы х взаи м о д ей стви й и тем сам ы м стало во зм о ж н ы м о б ъ ед и н ен и е С В с си ло й электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й ; 3) п о это м у стало во зм о ж н ы м сли ян и е всех тр ех си л взаи м о д ей стви й — С В , Э М В и С Л В — в о д н у ко н стан ту взаи м о д ей стви й . С лед о вательн о , мы и м еем , с одной стор о н ы , п р ед п о лагаем ы е суп ер си м м етри ч н о й м о д елью ч асти ц ы -суп ер п ар тн ер ы , п р етен д ую щ и е н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и », а с д р уго й сто ро н ы , п лан ко вски й м о м ен т, о сн о вн ы м тр еб о ван и ем ко то ро го является об ъ ед и н ен и е си лы гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я с тр ем я д р уги м и си лам и взаи м о д ей стви й . О д н ако вся о сн овн ая тр уд н о сть о б ъ ед и н ен и я гр ави тац и и со всем и д р уги м и ти п ам и взаи м о д ей стви й заклю ч ается в чр езвы чай н о м алом (т. е. н езн ач и тельн о м ) гр ави тац и о н н о м эф ф екте — 10-39 н а уро вн ях элем ен тар н ы х ч асти ц и атом ар н о м : н а п лан ко вском м о м ен те си ла гр ави тац и о н н ого эф ф екта р езко д о лж н а во зр астать и п ро являться. Н о эта н ад е ж д а уч ен ы х сп ец и али сто в п о ч ти н еп р овер яем а и з-за о гр ан и ч ен н ости р азр еш аем о й сп о со б н ости со вр ем ен н ы х ускор и телей -ко ллай д ер ов. Т ем б о лее н и о д н а ч асти ц а-суп ер п ар тн ер , п р ед сказы ваем ая в суп ер си м м етр и ч н о й м од ели , эксп ер и м ен тальн о п о ка н е о б н ар уж ен а. П оэто м у н аш е ф и ло со ф ско е утвер ж д ен и е о суп ер грави тац и и м ож н о свести к след ую щ и м м о м ен там : Д о лж н а б ы ть устан о влен а суп ер си м м етр и ч н ая и суп ер гр ави тац и о н н ая тр ан сф орм ац и о н н ая ф ер м и о н -б о зо н н ая си м м етр и я: д о лж н а б ы ть о сущ ествлен а п о лн ая си м м етр и я м еж д у всем и суп ер си м м етр и ч н ы м и ч асти ц ам и -суп ер п ар тн ер ам и и суп ер гр ави тац и о н н ы м и ч асти ц ам и -суп ерп ар тн ер ам и «тем н о й м атери и ».
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
151
151
Т аки м о б р азо м , суп ер си м м етр и я — ф ер м и о н -б о зон н ая си м м етри я:
суп ер си м м етр и ч н ая тр ан сф ор м ац и о н н ая
ф ер м и о н < -> б о зо н . И н ы м и сло вам и , как м ы уж е п и сали , суп ер си м м етр и я — взаи м о п ер ехо д и м о сть ф ер м и о н ов и б о зо н ов, как в стан д ар тн о й м о д ели Ф Э Ч си м м етр и я м еж д у квар кам и и леп то н ам и о зн ач ает и х взаи м о п ер ехо д и м о сть: о тли ч и е суп ер си м м етр и и заклю ч ается в тр ан сф ор м ац и о н н о й си м м етр и и м еж д у ф ер м и он ам и и б о зон ам и . Э то п е р вая сущ ествен н ая о соб ен н о сть суп ер си м м етр и ч н о й м о д ели . А вто рая сущ ествен н ая о соб ен н о сть со сто и т в п олн о й си м м етр и и м еж д у н ам и звестн ы м и элем ен тар н ы м и ч асти ц ам и и и х суп ер п ар тн ер ам и , п р и это м суп ер си м м етр и я заклю ч ается в си м м етр и зац и и ф ер м и о н а с его суп ер п ар тн ер ом — б озо н ом , а б о зон у си м м етр и чн о со ответствует суп ер п ар тн ер — ф ер м и он . Т ак, н ап р и м ер, гр ави то н со сп и н о м 2 — б о зо н , т. е. кван т си лы гр ави тац и о н н о го взаи м од ей стви я, и ем у си м м етр и чн о со ответствует его ф ер м и о н н ы й суп ер п артн ер — гр ави ти н о . С и м м етр и я — и д ея и н вар и ан тн о сти зако н о в п р и р о д ы . В это м о тн о ш ен и и и д ее и н вар и ан тн о сти зако н о в ф и зи ч ески х п ро ц ессов со ответствует сп о н тан н о н ар уш ен и е си м м етр и и как р азр уш ен и е это й и н вар и ан тн о сти ф и зи ч ески х п ро ц ессо в: С Н С — н е п р о сто р азр уш ен и е и н вар и ан тн о сти , а зако н ом ер н ы й п р о ц есс (м ех ан и зм ) со зи д ан и я н о во го м н о гоо б р ази я, р азн о об р ази я и н ео д н оро д н о сти . С уп ер си м м етр и я и суп ер гр ави тац и я п р и всех и х вп еч атляю щ и х зн ачи м о стях все ж е о стаю тся ф ун д ам ен тальн ы м и п р и н ц и п ам и си м м етри и , вы р аж аю щ и м и ф и ло соф и ю ч асти ц (и , кон еч н о , ф и зи ку ч асти ц ): все п о п ы тки об ъ ед и н ен и я гр ави тац и и со всем и тр ем я си лам и взаи м о д ей стви й н е увен ч ал и сь усп ех о м и н е м о гут увен ч аться усп ех о м , и б о гр ави то н как кван т — ч асти ц а гр ави тац и о н н о го п о ля — п р и взаи м о д ей стви и с д р уги м и гр ави то н ам и п р и во д и т к н ер азр еш и м ы м б еско н еч н о стям : гр ави тац и я в п р и н ц и п е в р ам ках ф и зи ки ч асти ц (и , ко н еч н о, ф и лосо ф и и ч асти ц ) н е м о ж ет б ы ть о б ъ ед и н ен а с тр ем я си лам и взаи м о д ей стви й . П оэто м у уч ен ы е сп ец и ал и сты п о -и н ом у п о д о ш ли к р еш ен и ю п р о б лем ы о б ъ ед и н ен и я гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я со всем и тр ем я взаи м о д ей стви ям и — С В , Э М В и С Л В : ф и ло со ф и я ч асти ц (и , ко н еч н о , ф и зи ка ч асти ц ) б ы ла зам ен ен а ф и ло со ф и ей суп ер стр ун (и ф и зи ко й суп ер стр ун ). П ервая суп ерстр ун н ая р ево лю ц и я как вели ко е о б ъ ед и н ен и е всех ч еты р ех си л взаи м о д ей стви й п р о и зо ш ла в сер ед и н е 70 -х го д о в п р ош ло го века и связан а с и м ен ам и Г р и н а и Ш вар ц а, ко тор ы е устан о ви ли , ч то в сп ектр е м о д р езо н ан сн ы х ко леб ан и й стр ун сущ ествует м о д а колеб ан и й стр ун ы , связан н ая с б езм ассово й ч асти ц ей со сп и н о м 2 : этой ч асти ц ей , как и звестн о , является гр ави то н как б езм ассо вая ч асти ц а со сп и н о м 2 , д ви ж ущ аяся со ско ро стью света. Т аки м о б р азо м , тр и си лы взаи м од ей стви я — си льн ая и электро слаб ая о б ъ ед и н ен ы в стан д ар тн о й м о д ели Ф Э Ч как Б о льш о м о б ъ ед и н ен и и , в ко тор ое н е вклю ч ен а грави тац и я: о н а в п р и н ц и п е н е м о ж ет б ы ть вклю ч ен а в Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е как о б ъ ед и н ен и и ф и ло со ф и и ч асти ц . В ели ко е о б ъ ед и н ен и е, в о тли ч и е о т Б ольш о го о б ъ ед и н ен и я, о сн о ван о н е н а ф и ло со ф и и ч асти ц , а н а суп ер стр ун н о й ф и ло со ф и и : в В ели ко м о б ъ ед и н ен и и все ч асти ц ы и все си лы и х взаи м о д ей стви я об усло влен ы м о д ам и р езо н ан сн ы х ко леб ан и й суп ер стр ун . Ф ун д ам ен тальн о й п р и ро д ой всех ч асти ц , в то м ч и сле и гр ави то н а, и и х си л взаи м о д ей стви й , в том ч и сле и гр ави тац и о н н о й , являю тся м о д ы р езо -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
152
152
н ан сн ы х ко леб ан и й стр ун . Э ти м о д ы р езо н ан сн ы х ко леб ан и й стр ун н е м о гут б ы ть и н е являю тся п р о и зво льн ы м и и случ ай н ы м и : о п ред елен н о й ч асти ц е и си ле ее взаи м о д ей стви я со ответствует вп о лн е оп р ед елен н ая м о д а р езо н ан сн ы х ко леб ан и й стр ун ы . Э ти стр ун ы сво и м и р езо н ан сн ы м и ко леб ан и ям и со зд аю т и тво рят кр асо ту и со вер ш ен ство гар м о н и и м и р а ч асти ц и и х си л взаи м о д ей стви й , как скр и п и ч н ая стр ун а сво и м и м од ам и р езо н ан сн ы х ко леб ан и й во сп ро и зво д и т м и р кр асоты и гар м о н и и вели ки х твор ен и й Б етхо вен а, Ш о п ен а, Ч ай ко вско го , В ерд и , М о ц ар та, Б ах а, Ш тр ауса и м н о ги х д р уги х . С уп ер стр ун н ая ф и л о со ф и я п р ед ставляет со б о й ф ун д ам ен тальн ую и всео б щ ую п латф о рм у н ауч н о -тео р ети ч еско го о п и сан и я, об ъ ясн ен и я и п о н и м ан и я см ы сла и зн ач и м о сти м и р а м и кро ч асти ц и си л и х взаи м о д ей стви я. И так, ч етко вы р и совы ваю тся кали б ро во чн ы е теор и и : 1) электро д и н ам и ка М аксвелла; 2) ед и н ая электро слаб ая м о д ель (Э С М ); 3 ) КХД; 4) стан д ар тн ая м о д ель Ф Э Ч (т. е. теор и я Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я); 5) теор и я всего сущ его . С тан д ар тн ую м о д ель Ф Э Ч , если стр о го п о д о й ти к н ей , н ельзя р ассм атр и вать как теор и ю В ели ко го о б ъ ед и н ен и я. Д ело н е то лько в том , ч то о н а о ставляет в сторо н е о т о б ъ ед и н ен и я гр ави тац и о н н ы е взаи м о д ей стви я как ун и вер сальн ую си лу, взаи м о д ей ствую щ ую со всей м атер и ей : н ет м атер и и , с ко торо й о н а (т. е. си ла гр ави тац и и ) н е взаи м о д ей ство вала б ы . П оэто м у вп о лн е п о н ятн о , что тео р и я, о ставляю щ ая гр ави тац и о н н ы е взаи м о д ей стви я в стор о н е о т об ъ ед и н и тельн о го п р о ц есса, н е м о ж ет сч и таться теор и ей В ели ко го о б ъ ед и н ен и я. Э то — п ер вое. А вто ро е заклю ч ается в то м , ч то д ля об ъ ед и н ен и я всех ч еты р ех ти п о в взаи м од ей стви й тр еб уется уро вен ь эн ер ги й п лан ко вско го м асш таб а м ассы — mр1 =1019Г эВ . К ак о тм еч аю т уч ен ы е сп ец и али сты , ур о вен ь вы со ки х эн ер ги й п лан ко вско го м асш таб а т рl = 1019 Г эВ н е м о ж ет б ы ть д о сти гн ут ч еловеч ество м в б ли ж ай ш и е 1 00 0 лет: сей ч ас стро ятся ускор и тели , в котор ы х м акси м альн о е д о сти ж ен и е вы соки х эн ер ги й о п р ед еляется 5 00 -80 0 Г эВ . Л ю б ая ф и зи ческая теор и я, каки м б ы вн утр ен н и м совер ш ен ством н е о б лад ала (т. е. ф и зи ч ески м , м атем ати чески м и ло ги ч ески м ), ее и сти н н о сть как вн утр ен н яя сам о со гласо ван н о сть стан о ви тся д о стовер н о й то лько , как о тм еч ал А . Э й н ш тей н , в р езультате вн еш н его о п р авд ан и я, т. е. эксп ер и м ен тальн о го п о д тверж д ен и я. В о о б щ е п еред ч ело веч еством стоят д ве п р об лем ы в Ф Э Ч : п ер вая — н ео б хо д и м о сть со зд ан и я теор и и всего сущ его , т. е. ф ун д ам ен тальн о й теор и и о б ъ ед и н ен и я всех ч еты р ех ти п о в взаи м о д ей стви й ; вто р ая — п ро б лем а п р овер ки и вер и ф и кац и и (т. е. п о д тверж д ен и я) ф ун д ам ен тальн о й тео р и и в усло ви ях н ауч н о го эксп ер и м ен та, т. е. в ускор и телях (ко ллай д ер ы н а встр еч н ы х п уч ках и т. д .). П оэто м у главн ая тр уд н о сть в Ф Э Ч н е в п о стро ен и и ед и н о й ф ун д ам ен тальн о й теор и и всех ч еты р ех ти п ов взаи м о д ей стви й , а в ее эксп ер и м ен тальн о й п р оверке и п о д твер ж д ен и и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
153
153
К ак о тм еч ает в сво ей р аб о те «В вед ен и е в теор и ю стр ун » М . К аку, ед и н ая ф ун д ам ен тальн ая теор и я м о ж ет б ы ть п о стр о ен а в б ли ж ай ш и е 50 -1 00 лет, а эксп ер и м ен тальн ы е уско р и тели ч асти ц , во зм о ж н о , ч ело веч еством б уд ут п о стр оен ы ч ер ез 5 00 -1000 лет. В это м со сто и т вели ки й п ар ад о кс н аш ей эп ох и и в Ф Э Ч : тео ри я так и ли и н ач е м о ж ет б ы ть п о стро ен а в теч ен и е б ли ж ай ш и х д есяти лети й . О д н ако ч ело веч еская м ы сль н е м ож ет ж д ать ее п р о вер ки и вер и ф и кац и и 5 00 -10 00 лет, п о ка н е п о явятся со ответствую щ и е ускор и тели ч асти ц . К ако й вы х од и з со зд авш егося п ар ад о ксальн о го п о ло ж ен и я? О д и н вы хо д : н ео б хо д и м о со зд ать такую ед и н ую ф ун д ам ен тальн ую тео р и ю , си м м етр и я котор о й сп о н тан н о д о лж н а н ар уш аться. Н а это м во п р о се сто и т б о лее п о д ро б н о о стан о ви ться. К ако вы тр еб о ван и я кали б ро во ч н о й тео р и и , которая д о лж н а б ы ть ли ш ен а б еско н еч н о стей и п ер ен о рм и р уем о й : тео р и я д о лж н а б ы ть п ер ен орм и р уем о й — это главн о е треб ован и е кали б ро во ч н о й теори и . К р ом е то го , о н а д о лж н а со д ер ж ать гр уп п у си м м етр и и кали б р овоч н ы х п р ео б р азо ван и й : это есть тр еб о ван и е со хр ан ен и я зар яд а. Т ак, в электро д и н ам и ке М аксвелла со хр ан яется электр и ч ески й зар яд , а в электро слаб о й м о д ели со хр ан яю щ и м и ся вели ч и н ам и являю тся электр и ч ески й зар яд и н ей тр альн ы е токи , н о си телям и ко то р ы х являю тся б о зо н ы — Z0. В стан д артн о й м о д ели Ф Э Ч — SU(5) — со хр ан яю щ и м и ся вели ч и н ам и являю тся квар ко вы й и леп то н н ы й заряд ы . Т аки м об р азо м , кро м е п ер ен ор м и р уем о сти , ф ун д ам ен тальн ы м тр еб о ван и ем кали б р ово ч н ой тео р и и является закон со хр ан ен и я зар яд а. В кали б р о во чн ы х п р ео б р азо ван и ях д о лж ен со хр ан яться зар яд , т. е. си м м етр и я заряд а. (К ак уви д и м , в К Х Д сох р ан яется зако н ц вето во го заряд а и т. д .) К ако й ж е д олж ен со хр ан яться зар яд в ед и н о й ф ун д ам ен тальн о й теор и и всех ч еты р ех ти п ов взаи м о д ей стви й ? В о -п ер вы х , ед и н ая тео р и я всех ч еты р ех ти п о в взаи м о д ей стви й д о лж н а п р еж д е всего вб и р ать в себ я стан д ар тн ую м о д ель Ф Э Ч , гд е со хр ан яю щ и м и ся вели ч и н ам и являю тся квар ковы й (т. е. ц вето во й ) и леп то н н ы й (т. е. электр и ч ески й ) заряд ы : п о ка эти д ве вели ч и н ы р ассм атр и ваю тся как аб со лю тн ы е зако н ы сох р ан ен и я. Н о со хр ан яю тся ли н а ур о вн е вы со ки х эн ер ги й п лан ко вско го м асш таб а т рl — 1019Г эВ эти зар яд ы (т. е. квар ко вы й и леп то н н ы й )? Ф ун д ам ен тальн ая теор и я как теор и я всех ч еты р ех ти п о в взаи м о д ей стви й стан ет ед и н о й теор и ей всего сущ его в том случ ае, если у н ее такж е б уд ет ед и н ая то ч ка ф ун д ам ен тальн о го о б ъ ед и н ен и я, в котор о й со лью тся все ч еты р е ко н стан ты взаи м о д ей стви й , о б р азуя об щ и й зн ам ен атель: у ед и н ой теор и и всего сущ его д о лж н а б ы ть ед и н ая од н а ко н стан та си л взаи м о д ей стви й . (Е щ е р аз н ап ом н и м : α s = 1, α е = 10-2, α w = 10-6 и α g=10-40.) Г р ави тац и о н н ая си ла н а ур овн е м и кр о части ц н асто лько м ала, ч то ею м о ж н о п р ен еб р еч ь. О д н ако в ед и н о й ф ун д ам ен тальн о й тео р и и всего сущ его н а ур о вн е п лан ко вско го м асш таб а т р l = 1019 Г эВ н ельзя п р ен еб р еч ь ко н стан то й гр ави тац и о н н ы х взаи м о д ей стви й 10 -40: как сч и таю т уч ен ы е сп ец и али сты , вы ш е п лан ко вско го м асш таб а т р l = 1019 Г эВ , во зм о ж н о , п р о и зо й д ет р езко е во зр астан и е зн ач ен и я ко н стан ты гр ави тац и о н н ы х взаи м о д ей стви й . Т о гд а возм ож н о сли ян и е всех ч еты р ех ко н стан т взаи м од ей стви й (α s = 1, α е = 10-2, α w = 10-6 и α g=10-40) в о д н у ед и н ую то ч ку ф ун д ам ен тальн о го о б ъ ед и н ен и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
154
154
Н о это п р ед п о ло ж ен и е о тн о си тся к уро вн ю вы со ки х эн ер ги й вы ш е п лан ко вско го м асш таб а т рl = 1019 Г эВ . А п р и эн ер ги и н и ж е п лан ко вско го м асш таб а т рl = 1019Г эВ ф ун д ам ен тальн ая си м м етр и я ед и н о го зар яд а д о лж н а сп о н тан н о н ар уш аться: 1. Р езультатом сп о н тан н о го н ар уш ен и я ф ун д ам ен тальн ой си м м етр и и ед и н о й теор и и всего сущ его д о лж н о б ы ть о тщ еп лен и е си лы гр ави тац и о н н ы х взаи м о д ей стви й о т тр ех о стальн ы х ти п ов взаи м о д ей стви й — С В , С Л В и Э М В . 2. В р езультате сп о н тан н о го н ар уш ен и я ф ун д ам ен тальн о й си м м етри и н аступ ает эп ох а тео р и и Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я, т. е. эп ох а стан д ар тн о й м од ели Ф Э Ч . К о н ец эп ох и Б о льш о го об ъ ед и н ен и я х ар актери зуется о тщ еп лен и ем си л ьн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й о т электро слаб ы х взаи м о д ей стви й и н аступ ает эп о х а электро слаб ы х взаи м о д ей стви й . 3. Э п о х а электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й — это эп о х а эксп ери м ен тальн о го п о д твер ж д ен и я электро слаб о й м о д ели п ри 1 00 М эВ . С лед о вательн о , п утем м н о го кр атн о го С Н С м о ж н о п ровер и ть ф ун д ам ен тальн ую теор и ю всего сущ его . П о это м у, как о тм еч ает К аку, сам ы й сло ж н ы й и тр уд н ы й воп р о с — это п р о б лем а н е п о стро ен и я ф ун д ам ен тальн о й теор и и , а разр аб о тка тео р и и м ех ан и зм а сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и и д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса: только ч ер ез м ех ан и зм ы С Н С и Х и ггса м о ж н о п р овер и ть ф ун д ам ен тальн ую тео р и ю всего сущ его . П о это м у ед и н ствен н ы м м ех ан и зм ом п р оверки ф ун д ам ен тальн о й тео ри и о б ъ ед и н ен и я всех ч еты р ех ти п о в взаи м од ей стви й являю тся теор и я С Н С и м ех ан и зм Х и ггса. Т о гд а ф ун д ам ен тальн ая теор и я всего сущ его о стается ф ун д ам ен тальн о й н а ур о вн е эн ер ги й , д о сти ж и м ы х в совр ем ен н ы х ускор и телях ч асти ц . З н ач и т, р азраб о тка теор ети ч ески х п ри н ц и п о в, и д ей и ко н ц еп ц и и С Н С и д ей стви я м ехан и зм а Х и ггса — такая ж е актуальн ая и сло ж н ая зад ач а, ко тор о й является сам о п о стр оен и е тео р и и , и б о всякая п остро ен н ая тео р и я стан о ви тся д о сто вер н о й , если о н а о п ерац и о н альн о п утем С Н С и м ех ан и зм а Х и ггса п р о вер яется и д о казы вается в эксп ер и м ен те, в том ч и сле и ком п ью тер н ом . Н а ро ль ед и н о й ф ун д ам ен тальн о й тео р и и н а ур о вн е п лан ко вско й д ли н ы lр l = 1033 см п о ка м ож ет п р етен д овать и д ей стви тельн о п р етен д ует суп ерстр ун н ая теор и я, вклю ч аю щ ая п р еж д е всего стан д ар тн ую м од ель Ф Э Ч и гр ави то н как кван т гр ави тац и о н н о го п о ля. К р ом е то го , о н а вклю ч ает суп ер си м м етр и ю и суп ер гр ави тац и ю . О д н и м сло во м , теор и я суп ер стр ун п о ка о д н а п ретен д ует н а р о ль «тео р и и всего сущ его »: все н ам и звестн ы е ч асти ц ы и си лы , и х связы ваю щ и е, а такж е теор ети ч ески п р ед сказы ваем ы е суп ер п артн ер ы всех ч асти ц и си л и х взаи м о д ей стви й суп ер стр ун н ая тео р и я об ъ ясн яет ко леб ан и ям и струн , как ко леб ан и я стр ун ы п р о и зво д ят все кр аски и то н ч ай ш и е звуки м узы ки , кр асо ты , п р екр асн ого и со вер ш ен ства. Н а ро ль суп ертеор и и всего сущ его м о гут п р етен д овать: 1 ) суп ер стр ун н ая тео р и я; 2 ) п р ео н н ая п р о гр ам м а; 3) со ли то н о вая теор и я. Т ак и ли и н ач е о н а д о лж н а б ы ть ф ун д ам ен тальн о й н а уро вн е п лан ко вско го м асш таб а м ассы — т р l = 1019 Г эВ и со ответствен н о lрl= 10-35см , tр l= 10-40 с, Tрl = 1030К (тем п ер атур а), п ло тн о сть м атери и 1094 г/см 3. Э то т п лан ковски й м асш таб н азы ваю т п лан ковски м м ом ен то м . Т акая ф ун д ам ен тальн ая теор и я всего ед и н о го сущ его м о ж ет б ы ть п о стр о ен а в б ли ж ай ш ем д есяти лети и (и ли сто лети и ). О д н ако д ля эксп ер и м ен тальн о го п о д твер ж д ен и я н ео б хо д и м ы вы со ки е эн ерги и н а ур о вн е п лан ко вско го м асш таб а. Н о тако го
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
155
155
ур о вн я ч ело веч ество н е см ож ет д о сти ч ь в б ли ж ай ш и е 5 0 0 и ли 10 00 лет, если во об щ е во зм о ж н о тако е со сто ян и е эн ер ги и . Н екотор ы е уч ен ы е сп ец и али сты сч и таю т, ч то п ер и м етр ускор и теля д ля эксп ер и м ен тальн о й п ро верки ф ун д ам ен тальн о й тео ри и д о лж ен в н еско лько р аз п р евосхо д и ть С о лн еч н ую си стем у. М акси м альн о д о сти ж и м ы й со вр ем ен н ы й ур о вен ь эн ер ги и о п р ед еляется 1 000 Г эВ . У ро вен ь эн ер ги й о б ъ ед и н ен и я ед и н о й теор и и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й — 1 00 Г эВ , а д ля п о д твер ж д ен и я стан д артн о й м о д ели Ф Э Ч — SU(5) — н еоб ход и м ур о вен ь вы соки х эн ер ги й 1 0 1б Г эВ , ко тор ы й , как отм еч аю т уч ен ы е сп ец и али сты , н ео сущ естви м в б ли ж ай ш и е 50 0 -1 000 лет. К ако в ж е вы хо д? В о -п ер вы х , если ф ун д ам ен тальн ая теори я всего ед и н о го сущ его и сти н н а, т. е. о н а является ф ун д ам ен тальн о й кали б р овоч н о й тео р и ей , то о н а о стается ф ун д ам ен тальн о й н а уро вн е эн ер ги й , д о сти ж и м ы х в совр ем ен н ы х ускор и телях (ко ллай д ер ы ); во -втор ы х, п р о б лем а эксп ер и м ен тальн о го п о д твер ж д ен и я ф ун д ам ен тальн о й теор и и — п ро б лем а р азр аб отки тео р и и сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и , п о этом у так важ н о сф о рм ули ро ван и е и п о стро ен и е тако й ф ун д ам ен тальн о й теор и и , ко то р ая об лад ала б ы м ех ан и зм ом сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и ; в-тр етьи х, в р езультате сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и ф ун д ам ен тальн ая теор и я д олж н а п р евр ати ться в стан д ар тн ую м о д ель Ф Э Ч , ко то рая в сво ю о ч еред ь д о лж н а сп о н тан н о н ар уш и ться в ед и н ую теор и ю электро слаб ы х взаи м о д ей стви й — SU(2) U(1): эта ед и н ая электро слаб ая теор и я п о д твер ж д ен а и п о д твер ж д ается эн ер ги ей , д о сти ж и м о й в со вр ем ен н ы х уско р и телях , — 100 Г эВ . П оэто м у эксп ер и м ен тальн ое п о д твер ж д ен и е ф ун д ам ен тальн о й теор и и о стается ар х и п р об лем о й в си лу то го , ч то в б ли ж ай ш и е 50 0 и ли 1 00 0 лет ч ело веч ество м н ево зм о ж н о д о сти ж ен и е ур овн я вы со ки х эн ер ги й п лан ко вско го м асш таб а. З н ач и т, п о стро ен и е ф ун д ам ен тальн о й тео р и и арх и важ н о : о н а д о лж н а о б лад ать сво й ство м м ех ан и зм а С Н С . П о этом у так важ н а и сущ ествен н а разр аб о тка теор и и и м ех ан и зм а СНС. И з тр ех тео рети ч ески п р ед лагаем ы х м о д елей — суп ер стр ун н о й , п р ео н н о й и со ли то н о во й — н аи б о льш и й ш ан с стать «тео р и ей всего сущ его » и м еет суп ер стр ун н ая теор и я, п ер вая р ево лю ц и я ко то ро й связан а с и м ен ам и Г р и н а и Ш вар ц а, ко то р ы е в сп ектр е м о д р езо н ан сн ы х колеб ан и й стр ун н аш ли м од у, связан н ую с б езм ассо во й ч асти ц ей со сп и н о м 2 : это п ер вая суп ер стр ун н ая р ево лю ц и я, об ъ ед и н и вш ая все ч еты р е си лы взаи м о д ей стви й , в том чи сле гр ави тац и ю . В то р ая суп ерстр ун н ая р еволю ц и я п р о и зош ла п о сле н еко то ро го сп ад а и н тер еса к теор и и суп ерстр ун в 1 995 г., ко гд а вед ущ и й сп ец и али ст Э д вард В и ттен вы ступ и л в У н и вер си тете Ю ж н о й К али ф о р н и и с зад ан н ы м д о клад о м «С уп ер стр ун ы -95 », гд е о н п р о во згласи л и д ею д уальн о сти : все д о си х п ор п о стр о ен н ы е и сущ ествую щ и е тео ри и суп ер стр ун , р ассм атр и ваем ы е сп ец и али стам и как сам о сто ятельн ы е, н е связан н ы е м еж д у со б ой , д уальн ы , т. е. взаи м н о и зом о р ф н ы . В се эти д уальн ы е и взаи м н о и зом ор ф н ы е суп ерстр ун н ы е м од ели н е являю тся и н е м о гут б ы ть сам о сто ятельн ы м и тео р и ям и : о н и являю тся р азли ч н ы м и п о д хо д ам и к п о и ску о д н о й ед и н о й суп ер стр ун н о й теор и и , ко тор ую Э . В и ттен н азы вал «м и сти ч еско й » (а д руги е сп ец и али сты н азы вали м атр и ч н о й , м атери н ско й ). В се тео р и и (м о д ели ), котор ы е н ам и р ассм о тр ен ы в н аш ей р аб о те, — н е то лько теор и и Ф Э Ч , н о и тео р и и ко см о ло ги и , б ез ко то р ы х н а со вр ем ен н о м уро вн е н ельзя и сслед о вать н и о д н о й и з ф ун д ам ен тальн ы х п р о б лем ко см о ло ги и , точ н ее, астр о ф и зи -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
156
156
ч еско й ко см оло ги и : астр оф и зи ч еская ко см о ло ги я является п оэтом у вели ко леп н ы м си н тезо м п ер ед о вы х тео р ети ч ески х д о сти ж ен и й со вр ем ен н о й Ф Э Ч и ко см о ло ги и как н ауки о В селен н о й в ц елом . А стр о ф и зи ч еская ко см о ло ги я является «зако н н ы м б р ако со ч етан и ем » (т. е. вен ч ан и ем ) тео р ети ч еско й Ф Э Ч и ко см о ло ги и как н ауки о В селен н о й в ц ело м : о тн ы н е ф и ло со ф и я в со вр ем ен н о м зн ач ен и и и п о н и м ан и и н е м о ж ет и н е и м еет п р ава о б х о д и ться б ез астр о ф и зи ки В селен н о й , ко гд а ее п ред м ето м является В селен н ая в ц ело м .
Р и с. 1.27
Э ти м утвер ж д ен и ем м ы н и ско лько н е н ам ер ен ы п р етен д о вать н а п о д м ен у н ауч н о го реш ен и я п р об лем ы ф и ло со ф ски м . О тн ю д ь н ет и н ет. Н аш а зад ач а б олее скр ом н ая — ф и ло со ф ская р азр аб о тка катего р и альн о го см ы сла и зн ач ен и я эп и стем о ло ги ч еско й и м и р ово ззр ен ч еско й р о ли и ц ен н о сти таки х катего р и й , как ко ллап с, р еколлап с и ан ти ко ллап с, си м м етр и я и С Н С , б и ф ур кац и я и катастроф а, д и сси п ац и я и сам о ор ган и зац и я, х ао с и п о р яд о к и т. д . и т. п . О д н и м сло вом , м ы глуб о ко уб еж д ен ы , ч то со вр ем ен н ая ф и ло со ф и я н е м о ж ет б ы ть ли н ей н о й : со вр ем ен н ая ф и ло со ф и я д олж н а б ы ть
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
157
157
н ели н ей н о й ф и ло со ф и ей , вп и ты ваю щ ей все сам ы е совр ем ен н ы е д о сти ж ен и я н ели н ей н о й д и н ам и ки (теор и и х ао са, си н ер гети ки , ф рактальн о й геом етр и и и т. д .). 1. В о б ласти ф и зи ки ч асти ц , астро ф и зи ки и ко см о логи и во вто ро й п о ло ви н е п р ош ло го (Х Х ) века д о сти гн уты вп еч атляю щ и е р езультаты : п о стро ен а стан д ар тн ая м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц как Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е тр ех си л взаи м о д ей стви й — С В и электро слаб ы х взаи м од ей стви й . В стор о н е о т это го о б ъ ед и н и тельн о го п р о ц есса все ещ е о стается гр ави тац и я. С тр оятся р азли ч н ы е м о д ели суп ер стр ун н о й теор и и , вклю ч аю щ ей и гр ави то н как кван т гр ави тац и о н н о го п о ля. Н о сам ы м зам еч ательн ы м ф акто м ф и ло со ф и и является ко н ец ф и ло со ф и и ч асти ц и н ач ало суп ер стр ун н о й ф и ло со ф и и : б ы ти е ч асти ц о п р ед еляется ко леб ан и ям и суп ер стр ун как и сти н н о ф ун д ам ен тальн ы х . О тн ы н е ф и ло со ф и я д олж н а б ы ть ф и ло со ф и ей суп ер стр ун , ко леб ан и я ко то р ы х со зд аю т всю кр асоту и гар м о н и ю м и кр ом и р а, как стр ун ы м узы кальн ы х и н стр ум ен тов п р о и зво д ят м узы ку Б ах а, Б етхо вен а, Ч ай ко вско го , Ш тр ауса и т. д . 2. Н е м ен ее глу б о ки е и уд и ви тельн ы е о ткр ы ти я соверш ен ы во втор ой п о ло ви н е Х Х в. в о б ласти астро ф и зи ки : о ткр ы ты б елы е кар ли ки , п ульсар ы как н ей тр о н н ы е звезд ы , ч ер н ы е д ы р ы (звезд н ы е и сверх м асси вн ы е в яд р ах акти вн ы х галакти к), квазар ы , свети м о сть каж д о го и з ко то р ы х ср авн и м а со свети м о стью ц елой галакти ки , состо ящ ей и з 10 0 -2 00 м и лли ар д о в звезд . В се эти и д руги е о ткр ы ти я аб со лю тн о н ево зм о ж н о ф и ло со ф ски о см ы сли ть и п о н ять б ез си н ер гети ч ески х и д ей , зако н ов и п р и н ц и п о в: б и ф ур кац и я, катастр о ф а, д и верси ф и кац и я и и н н о вац и я, п о р яд о к и х аос, д и сси п ац и я и д и сси п ати вн ы е стр уктур ы , тур б улен тн о сть и аттр акто ры (стр ан н ы е) и д р . 3. Н аи б о лее в ф и ло со ф ско м асп ек те о щ ути м ы е и н ео ж и д ан н ы е о ткр ы ти я п р о и зо ш ли в совр ем ен н ой ко см о ло ги и , п р ед м ето м акти вн о го и сслед о ван и я котор о й является си н гуляр н ы й Б о льш о й взры в, «тем н о е вещ ество » в кор о н е галакти к, ко см и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем , ан ти грави тац и ей как п р и ч и н о й у ско р ен н о го р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й и т. п . Н аш а В селен н ая н е то лько вещ ествен н ая как аси м м етри ч н ая н ад ан ти вещ еством , н о и вакуум н ая сф ер а, эн ер ги я ко тор о й со ставляет 70 % всей м и р ово й эн ер ги и , а эн ер ги я «тем н о го вещ ества» со ставляет ли ш ь 3 0 % всей м и ро во й эн ерги и . Г лавн ы й ф и ло со ф ски й во п р о с все ещ е о стается о ткры ты м : с о д н о й стор о н ы , о ткр ы ти е в сам ом ко н ц е уш ед ш его (Х Х ) века ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей п о казало , ч то о н является и сто ч н и ко м и п р и ч и н о й б еско н еч н о го и уско р ен н о го р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й , а с д р уго й — в ко н ечн о м сч ете, ч ер ез м н о го м и лли ар д ов лет, Λ -ч лен , как м атем ати чески о п и сы ваю щ и й эн ер ги ю ко см и ч еско го вакуум а, м о ж ет «устар еть», и то гд а н еи зб еж ен Б о льш о й кр ах всей В селен н о й и ко ллап с п р евр ати т ее в н о вую си н гуляр н о сть № 2 , ч то б ы все н ач и н ать сн о ва. Т ак и ли и н ач е, м ы д о лж н ы п ер есм отр еть п р о б лем у м атер и и как ф и ло со ф ско й катего р и и : он а н е м о ж ет б ы ть сво д и м а к вещ ествен н о сти и ли к ко см и ч еско м у вакуум у как чи сто й , н еи зм ен н о й и п о сто ян н о й в п р о стран стве-вр ем ен и эн ер ги и . Д ля ф и ло со ф ско го р еш ен и я это й п ро б лем ы м атер и и сам о й п р ед п о ч ти тельн о й ко н ц еп ц и ей является М ега-В селен н ая, со сто ящ ая и з м ульти -вселен н ы х , о д н и и з ко то р ы х ро ж д аю тся во взр ы ве, д р уги е сущ ествую т, а тр етьи — ум и раю т в р езультате ко ллап са, а м атер и я п р и всех тр ан сф орм ац и ях м ульти -вселен н ы х о стается сам о сох р а-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
158
158
н яю щ ей ся. Л и ки ее п о сто ян н о и н еп р еры вн о и зм ен яю тся, п р евр ащ аясь во все н о вы е р о ж д аю щ и еся и ум и р аю щ и е м ульти -вселен н ы е, а м атер и я сам о сох ран яется. П оэто м у кон ц еп ц и я м ульти -вселен н ы х А н д р ея Л и н д е в ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и п р ед п оч ти тельн ее, ч ем ко н ц еп ц и я ед и н ствен н о й н аш ей В селен н о й во всем м и ро зд ан и и . К ак о тм еч ает А . А . С тар об и н ски й (о д и н и з вед ущ и х сп ец и али сто в п о астро ф и зи ке и ко см о ло ги и ), сущ ествует во зм о ж н ость «стар ен и я» Λ -ч лен а как м атем ати ческо го о п и сан и я ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , то гд а во зм о ж н ы коллап с всей н аш ей В селен н о й и п р евр ащ ен и е ее в н о вую си н гуляр н о сть № 2.
§2. Н еобходи м ость п ер ехода от ч асти ц к суп ер стр ун ам
«Г л ав н ы й к он ф л и к т» 20-е гг. Х Х в. б ы ли год ам и со зд ан и я кван то во й м ех ан и ки и о б ъ ед и н ен и я ее п р и н ц и п о в с тр еб ован и ям и сп ец и альн о й теор и и о тн о си тельн о сти : это т п ро ц есс о б ъ ед и н ен и я кван то во й м ех ан и ки и сп ец и альн о й теор и и о тн о си тельн о сти п р о д о лж ался в 30 — 40-е гг. Х Х в. Р езультатом это го об ъ ед и н ен и я яви ло сь со зд ан и е кван то во й тео р и и п о ля, н а о сн о ве ко то ро й в 40 -е гг. б ы ла со зд ан а трем я вы д аю щ и м и ся ф и зи кам и — Р . Ф ей н м ан о м , Д ж ули ан о м Ш ви н гер ом и С и н и ти ро Т о м о н аго й — кван то вая электро д и н ам и ка, ко то р ая стала о б р азц о м (этало н о м , п ар ад и гм о й ) п о стр оен и я кван тово й х ром о д и н ам и ки в 6 0-е и в 7 0 -е гг. и электро слаб ой теор и и , о б ъ ед и н и вш ей электро м агн и тн ы е и слаб ы е взаи м о д ей стви я, ко то р ы е на п ер вы й взгляд б ы ли аб солю тн о н есо вм ести м ы м и и взаи м о и склю ч аю щ и м и . Е стествен н о ж елан и е ф и зи ко в-теорети ко в и д ти д альш е в о б ъ ед и н ен и и кван то во й хро м о д и н ам и ки и электр о слаб о й теор и и в м о д ели Б о льш ого о б ъ ед и н ен и я: так ско н стр уи р о ван а б ы ла стан д артн ая м о д ель элем ен тар н ы х части ц как м од ель Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я трех ф ун д ам ен тальн ы х си л взаи м о д ей стви й — С В , Э М В и СЛВ. В стор о н е о т стан д ар тн о й м о д ели элем ен тар н ы х ч асти ц о казалась гр ави тац и я, т. е. си ла тяготен и я, и гр аю щ ая ф ун д ам ен тальн ую и о сн о во п о лагаю щ ую ро ль в м и р е галакти к, звезд , ско п лен и й галакти к и свер х ско п лен и й . О б щ ая теор и я о тн о си тельн о сти А . Э й н ш тей н а — тео ри я тяго тен и я, о сн ован н ая и п о стр оен н ая п а зако н ах и тр еб о ван и ях сп ец и альн о й теор и и отн о си тельн о сти : теор и я тяго тен и я Э й н ш тей н а — сам ая кр аси вая ф и зи ч еская тео р и я, ко гд а-ли б о п о стро ен н ая ч ело веч ески м ген и ем : о н а кр аси ва, п о том у ч то о н а п ро ста. Е е п р о сто та заклю ч ается н е в кр аси вом м ех ан и ч еско м р асп о ло ж ен и и м атем ати ч ески х си м воло в, зн ако в, а в п ро сто те ф ун д ам ен тальн о й и д еи : тако й и д еей , леж ащ ей в о сн о ве теор и и тяго тен и я Э й н ш тей н а, является п р и н ц и п экви вален тн о сти си л тяго тен и я и и н ер ц и и ; п р и н ц и п р авн о п р авн о сти (т. е. си м м етр и ч н о сти ) всех си стем о тсч ета, д ви ж ущ и х ся р авн ом ер н о с п о стоян н о й ско ро стью , уско р ен н о и ли вращ аю щ и х ся; п р и это м закон ы тяго тен и я и д ви ж ен и я о стаю тся н еи зм ен н ы м и , о н и н е м ен яю т сво ю ф о рм у и ви д п р и всех п р ео б разо ван и ях . Зако н ы п р и род ы о стаю тся и н вар и ан тн ы м и п р и всех п р ео б р азо ван и ях , х о тя ф и зи ч ески е со б ы ти я, п ро и схо д ящ и е в р азли ч н ы х си стем ах , п о п р и ро д е м о гут б ы ть сам ы м и р азли ч н ы м и . О б щ ая теор и я о тн о си тельн ости , т. е. тео ри я тяготен и я Э й н ш тей н а, осн о вы вается н а тр ех п ри н ц и п ах си м м етр и и — си м м етр и и си л тяго тен и я и и н ер ц и и , р авн ом ер н о сти всех си стем отсч ета и си м м етр и и зако н о в тяго тен и я и д ви ж ен и я. П оэто м у о н а В н утр ен н е со вер ш ен н а, сам о со гласо ван а и н еп р о ти вор еч и ва; о н а б езуп р еч н о краси ва,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
159
159
п о том у ч то ее кр асо ту о п р ед еляю т и д еи си м м етр и и . О н а является и м ен н о ед и н ствен н о й ф и зи ч еско й теор и ей , как м ы уви д и м в н аш ей р аб о те, ад екватн о о п и сы ваю щ ей кр уп н о м асш таб н ую стр уктур у н аш ей В селен н о й — галакти ко звезд н ы й м и р, м и р ско п лен и й галакти к и свер х ско п лен и й : во всем ф ун д ам ен тальн о м б леске кр асота теор и и тяго тен и я Э й н ш тей н а п роявляется п р и и сс лед о ван и и ф и н альн о й ч асти эво лю ц и и звезд и галакти к (о б р азован и е б елы х кар ли ко в, н ей тр о н н ы х звезд , звезд н ы х ч ер н ы х д ы р и свер хм асси вн ы х ч ер н ы х д ы р в яд р ах акти вн ы х галакти к, а такж е квазаро в и т. д .) и ф и ло со ф ском п о н и м ан и и и о см ы слен и и тех вн утр ен н и х и гл уб и н н ы х п р о ц ессо в, п р о и сх од ящ и х в звезд н о галакти ч еско м м и р е, ко то р ы е п ер ед н аш и м уд и влен н ы м взор ом вы ступ аю т как катастро ф и ч ески е, т. е. ч уд о ви щ н о -ги ган тски е, вн езап н ы е и н ео ж и д ан н ы е, аб со лю тн о н ем ы сли м ы е в н аш и х зем н ы х усло ви ях и н есо и зм ер и м ы е н и с ч ем н а н аш ей м ален ько й (кр охо тн ой ) п лан ете. П о этом у м ы д олж н ы о тказаться о т тех н аш и х п р ед ставлен и й о п р и р од е м атер и и , п р остр ан ства и вр ем ен и , ко тор ы е сло ж и ли сь и сф о рм и ро вали сь в зем н ы х усло ви ях н аш его п овсед н евн о го б ы ти я, ко гд а м ы п ер ехо д и ли к со зер ц ан и ю и ви д ен и ю кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н ой с п о м о щ ью теор и и о тн о си тельн о сти Э й н ш тей н а: о н а как и склю ч и тельн о краси вая ф и зи ч еская тео р и я д ает н ам д ля во сп ри яти я и ви д ен и я и сти н н у ю карти н у м и р а, п р и н ц и п и альн о отли ч н ую о т о б ы ч н о й кар ти н ы м и р а п о всед н евн о го б ы ти я и д аж е о т кар ти н м и р а Н ью то н а и М аксвелла. В селен н ая — это н е то лько ц ар ство сп о ко й стви я и ти ш и н ы , н о и ц ар ство н еи сто во го б уй ства и яро сти , о н а н е то лько ц ар ство усто й ч и во сти и стаб и льн о сти , н о и ц ар ство н еусто й ч и во й б и ф ур кац и и и всесо кр уш аю щ ей катастр о ф ы , о н а н е то лько ц ар ство р азм ер н о сти и п ор яд ка, н о и ц ар ство вели ч ай ш его х ао са и тур б улен тн о сти , в сер д ц еви н ах ко то р ы х зарож д аю тся аттрактор ы (стр ан н ы е аттр актор ы как со кр ы ты е вы со ко уп ор яд о ч ен н ы е стр уктур ы ). П о это м у н аш а В селен н ая п р ед ставляет со б о й глуб о ко п ро ти во р еч и во е ед и н ство ап о лло н и зм а и д и он и си зм а: суть б ы ти я В селен н о й заклю ч ается в веч н о й и н еп р естан н о й см ен е ап о лло н и зм а как п ор яд ка д и о н и си зм о м как х ао со м и , н ао б ор от, д и о н и си зм а как тур б улен тн о сти ап о лло н и зм ом как уп о р яд о ч ен н ой ти ш и н о й и сп о ко й стви ем . С ам а эта см ен а катастро ф и ч н а: катастроф а д о лж н а б ы ть н ам и р ассм отр ен а как о д н а и з м о гущ ествен н ы х катего р и й (н ар яд у с х ао сом , тур б улен тн о стью , б и ф ур кац и ей , си м м етр и ей , ко ллап со м , си н гуляр н о стью и т. д . и т. п .) н е то лько ф и ло со ф ско го м ы ш лен и я, н о и о б щ его м и ро п о н и м ан и я и м и ро ви д ен и я. К атастро ф а вклю ч ает в себ я м о м ен ты случ ай н о сти , н ео ж и д ан н о сти и вн езап н о сти , т. е. те м о м ен ты , котор ы е тр уд н о п о д д аю тся п р ед сказан и ю . К атастро ф а всегд а п р и вод и т к х ао су: как б ы м ы х о рош о н и зн али н ач альн ы е усло ви я х ао са, всегд а и м еет м есто н еп р ед сказуем о сть, случ ай н о сть, н ео ж и д ан н о сть, вн езап н о сть, и п о это м у р езультат х аоти зац и и р азви ти я со б ы ти й н е всегд а н ах од и тся во власти н аш ей во ли . В се эти м ом ен ты м н о го кр атн о во зр астаю т п р и турб улен тн о сти , котор ая такж е связан а с катастро ф ой и х ао со м . П о этом у м ы , лю д ско й ро д н а З ем ле, д о лж н ы б ер еч ь ее: н ет и н е м о ж ет б ы ть ей альтерн ати вы . О сн о вн о й ко н ф ли кт в со вр ем ен н о й теор ети ч еско й ф и зи ке и ко см о ло ги и со сто и т в р аско ло том п р ед ставлен и и о ед и н о м о д н ом вселен ском м и р е: м и р м акро ско п и ч ески й о п и сы вается о б щ ей теор и ей отн о си тельн о сти Э й н ш тей н а, а д р уго й м и р м и кр о ско п и ч ески й — кван то во й м ех ан и ко й (кван то вой тео р и ей п оля). О д н ако эти д ве ф и зи ч ески е теор и и , д аю щ и е н ам всю сум м у н аш и х зн ан и й о н аш ей В селен н о й , в теч ен и е всего д вад ц ато го века р азви вали сь п ар аллельн о , н и гд е н е п ер есекаясь.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
160
160
Т аки м об р азом , о сн о вн о й ко н ф ли кт в со вр ем ен н о й теор ети ч еской ф и зи ке и ко см о ло ги и — это ко н ф ли кт м еж д у О Т О Э й н ш тей н а и кван тово й теор и ей п о ля как си н тезо м кван то во й м ехан и ки п лю с С Т О . А н таго н и зм м еж д у эти м и д вум я ф ун д ам ен тальн ы м и теор и ям и со сто и т в н еп р и м и р и м о м п р оти вор еч и и м еж д у н и м и , ко то ро е заклю ч ается в том , ч то О Т О Э й н ш тей н а — класси ч еская м акр о гр ави тац и я, а кван то вая теор и я п о ля — тр еб о ван и е кван то во й м и кр о гр ави тац и и . П о это м у О Т О Э й н ш тей н а и кван то вая тео р и я п о ля н ах од ятся в н еп р и м и р и м о м ан таго н и зм е, т. е. ко н ф ли кте. М ало то го , все п о п ы тки кван то ван и я гр ави тац и и вд р еб езги р азб и вали сь, и б о все п о п ы тки устр ан и ть б еско н еч н о сти , во зн и каю щ и е в р езультате сто лкн о вен и й гр ави то н о в м еж д у со б о й , закан ч и вали сь такж е б езусп еш н о . Н ако н ец , уч ен ы есп ец и али сты п р и ш ли к о со зн ан и ю то го, ч то О Т О Э й н ш тей н а н еп ер ен ор м и р уем ая теор и я как класси ч еская. Э то о зн ач ает, ч то н а ур овн е кван то вы х м и кро ч асти ц о б ъ ед и н ен и е гр ави тац и и в стан д ар тн ую м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х части ц н ео су щ естви м о : о н о во зм ож н о п р и п ер ех од е о т уро вн я кван товы х м и кро ч асти ц , т. е. ур о вн я ч асти ч н о й м атер и и , к ур о вн ю ультр ам и кро ско п и ч ески х ф луктуац и й и п лан ко вско й д ли н ы lpl =10-33 см , гд е ф ун д ам ен тальн ы м и о б ъ ектам и являю тся н е кван то вы е ч асти ц ы , а кван то вы е суп ер ч асти ц ы . П ервая суп ерстр ун н ая р еволю ц и я, связан н ая с и м ен ам и Г р и н а и Ш вар ц а (С Ш А ), п р о и зо ш ла в 1 984 г., ко гд а Г р и н и Ш вар ц об н ар уж и ли в сп ектре м о д р езо н ан сн ы х ко леб ан и й суп ер стр ун сущ ествован и е м о д ы , связан н о й с б езм ассо во й ч асти ц ей со сп и н о м 2, т. е. гр ави то н ом . Т ак п о яви лась н ад еж д а во зм о ж н о сти об ъ ед и н ен и я всех ч еты р ех си л взаи м о д ей стви й — Г В , С В , Э М В и С Л В н а о сн о ве и д ео ло ги и суп ер стр ун как ф ун д ам ен тальн ы х : суп ер стр ун ы все аб со лю тн о о д и н ако вы , н о о н и р азли ч аю тся м о д ам и р езо н ан сн ы х и х ко леб ан и й . И м ен н о о п р ед елен н ы е м о д ы р езо н ан сн ы х ко леб ан и й су п ер стр ун о б усло вли ваю т и о п р ед еляю т все ч асти ц ы (как ф ер м и о н ы , так и б озо н ы , а такж е суп ер си м м етр и ч н ы е суп ер п ар тн ер ы ) и и х си лы взаи м о д ей стви й , в то м ч и сле п р еж д е всего и х м ассу и зар яд . З н ач и т, о сн овн о й ко н ф ли кт м еж д у О Т О Э й н ш тей н а и кван тово й тео р и ей п о ля м о ж ет б ы ть разр еш ен и п рео д о лен то лько н а п ути п о стр о ен и я суп ер си м м етр и ч н ы х теор и й , а н е н а ур о вн е кван то во й ч асти ч н о й м атер и и : д о лж ен б ы ть р ево лю ц и о н н ы й п р ор ы в о т ч асти ч н о й м атер и и к суп ер стр ун н о й м атер и и . Д о лж н о о сущ ествляться тор ж ество суп ер стр ун н о й ф и ло со ф и и , вклю ч аю щ ей части ч н ую м атер и ю в кач естве сво его п о д м н о ж ества.
«Л оск утн ое одея л о» И так, с од н ой стор о н ы , со зд ан а стан д ар тн ая м од ель элем ен тар н ы х ч асти ц как Б о льш о е об ъ ед и н ен и е тр ех ф ун д ам ен тальн ы х си л взаи м о д ей стви й — С В , Э М В и С Л В , а с д р уго й сто ро н ы , о б щ ая теор и я о тн о си тельн о сти Э й н ш тей н а как ед и н ствен н ая ф и зи ч еская теор и я, ад екватн о о п и сы ваю щ ая В селен н ую в ее кр уп н о м асш таб н о й стр уктур е галакти ко -звезд н о го м и р а, м и р а ско п лен и й галакти к и сверх ско п лен и й . И эти о б е ф и зи ч ески е тео р и и , о д н а оп и сы ваю щ ая м и кро м и р , а д р угая — м акро м и р , п о сво ем у со д ер ж ан и ю и стр уктур е кр аси вы , п о том у ч то о н и о сн о вы ваю тся н а п р и н ц и п ах си м м етри и : п р и н ц и п ы си м м етр и и д елаю т и х н еи зб еж н ы м и , ж естки м и и завер ш ен н ы м и . Н еи зб еж н о сть как св о й ство кр асо ты теор и и о зн ачает, ч то вся н еп р о ти вор еч и вая сам о со гласо ван н ая ло ги ч еская стр уктур а ее о п р ед еляется п р и н ц и п о м си м м етр и и и все элем ен ты стр уктур ы п о д ч и н ен ы этом у п р и н ц и п у си м м етр и и . И м ен -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
161
161
н о п о это м у, как о тм еч ает С ти вен В ай н б ер г в сво ей зам еч ательн о й кн и ге « М еч ты о б о ко н ч ательн ой тео р и и », п р и п о стро ен и и ф и зи ч ески х тео ри й (м од ели ) н а со вр ем ен н о м ур овн е ф и зи ки элем ен тарн ы х ч асти ц важ н ы н е вещ и , а си м м етр и я зако н ов п р и ро д ы , ко тор ы е, являясь о тр аж ен и ем вн утр ен н его стр уктур н о го ед и н ства эти х н еп реры вн о и зм ен яю щ и х ся вещ ей , о стаю тся и н вар и ан тн ы м и п р и всех п р ео б р азо ван и ях и х : важ н ы н е вещ и , а си м м етр и я и х зако н о в. С и м м етр и я зако н ов п р и р од ы — п р и н ц и п и н вар и ан тн о сти . В ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц важ н ы д ва ви д а си м м етр и и п р и п о строен и и кван тово й х ром о д и н ам и ки (К Х Д ) и электро слаб о й тео р и и : 1) вн утр ен н и е си м м етр и и (си м м етр и я ц вето во го заряд а SU(3) и электро слаб ая си м м етр и я ); 2) ло кальн ы е кали б р о во ч н ы е си м м етр и и , зави сящ и е о т точ ек п ро стр ан ства и м ом ен тов вр ем ен и . П оэто м у стан д ар тн ая м о д ель элем ен тарн ы х ч асти ц как Б о льш о е об ъ ед и н ен и е тр ех си л взаи м о д ей стви й о сн о вы вается н а си н тезе п р о и звед ен и я си м м етри и ц вето во го зар яд а — SU(3) — и электро слаб о й си м м етр и и — И все ж е стан д ар тн ую м од ель элем ен тар н ы х ч асти ц н ельзя р ассм атр и вать как теор и ю , завер ш ен н ую с ло ги ч еску ю п о лн о то й : в н ей есть сво и б езусловн ы е д о сто и н ства и есть «б о льш и е н ед о д елки -н ед о статки »: В н е стан д ар тн о й м од ели элем ен тар н ы х ч асти ц н ах од и тся в сторо н е о д н а и з ч еты р ех ф ун д ам ен тальн ы х си л взаи м о д ей стви й — си ла гр ави тац и он н о го взаи м о д ей стви я, т. е. та си л а взаи м о д ей стви я, ко тор ая является главн ы м д ей ствую щ и м ли ц о м во В селен н о й (вещ ествен н о й с тяго тен и ем ), уп р авляю щ и м п о вед ен и ем вещ ествен н о й кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы . (П о сле откр ы ти я в сам ом ко н ц е Х Х в., в 1 99 8 -199 9 гг., д вум я гр уп п ам и ам ер и кан ски х астро н о м ов, как м ы п и сали в н аш ей р аб о те, н аш а В селен н ая п р ед ставляет со б о й ед и н ство вещ ествен н о й и вакуум н о й ко см и ч еско й сф ер , т. е. сф ер у вещ ествен н о го тяго тен и я и сф ер у вакуум н о го ан ти тяго тен и я.) И так, стан д артн ая м о д ель элем ен тар н ы х ч асти ц — не вклю ч ает гр ави тац и о н н ую си лу взаи м од ей стви я: о н а о ставляет в стор о н е тяго тен и е как главн ую си лу вещ ествен н о й сф ер ы В селен н о й . С тан д ар тн ая м о д ель — м од ель элем ен тар н ы х ч асти ц , п оэто м у о н а н е м ож ет и н е и м еет п р ава вклю ч и ть гр ави тац и ю о б щ ей теор и и о тн о си тельн о сти Э й н ш тей н а, ко то р ая является м акр о гр ави тац и ей : стан д ар тн ая м о д ель — это м о д ель м и кр оч асти ц и си л и х взаи м од ей стви й , о сн о ван н ая н а п р и н ц и п ах вн утр ен н ей си м м етр и и и ло кальн о й кали б р о воч н о й си м м етр и и . И м ен н о п оэто м у м акро гр ави тац и я, зам еч ательн о о п и сы ваем ая тео р и ей тя го тен и я Э й н ш тей н а как класси ч еско й , а н е кван то во й , д о лж н а б ы ть п р евр ащ ен а в м и кро гр ави тац и ю . А это возм о ж н о в том случ ае то лько , если б уд ет со зд ан а кван то вая тео р и я гр ави тац и и , т. е. тео р и я кван то во й м и кро гр ави тац и и н а о сн о ве кван то во й тео р и и п о ля как си н теза п ри н ц и п о в кван то во й м ех ан и ки и тр еб ован и й сп ец и альн о й теор и и о тн о си тельн о сти . В о -п ер вы х , и д ея н еи зб еж н о сти и н ео б хо д и м о сти со зд ан и я кван тово й тео р и и гр ави тац и и — это н е н о вая и д ея, а заро д и вш аяся уж е д авн о , в 30 -е гг. Х Х сто лети я, ко гд а советски й ф и зи к-теор ети к М . П . Б р о н ш тей н вы д ви н ул ги п о тезу гр ави то н а как кван та гр ави тац и о н н о го п о ля, и с тех п о р о н а н и ко гд а н е угасала. Н ао б о ро т, в н асто ящ ее врем я и д ея гр ави то н а стала о д н о й и з сам ы х главн ы х и п ер сп екти вн ы х (если н е сам о й главн о й ) у ф и зи ко в, астро ф и зи ко в и ко см о ло го в. П о ка гр ави то н ы как кван ты гр ави та-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
162
162
ц и о н н о го п о ля в эксп ер и м ен те н е о б н ар уж ен ы , хо тя н и кто и з уч ен ы х -ф и зи ко в н е со м н евается в р еальн ом сущ ество ван и и гр ави то н а в м и р е. Н еи м о вер н ая тр уд н о сть эксп ер и м ен тальн о го о б н ар уж ен и я гр ави то н ов к ак кван то в гр ави тац и о н н о го п о ля о б ъ ясн яется, как м ы о тм ети ли , п р ен еб р еж и м о м ало й си ло й гр ави тац и и н а ур о вн е м и кро м и ра — 10-49 п о ср авн ен и ю с си ло й си льн ы х яд ер н ы х взаи м о д ей стви й . В это й связи о д н и уч ен ы е сч и таю т, ч то п о ско льку си ла гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я стан ови тся ср авн и м о й с си ло й си льн ы х яд ерн ы х взаи м о д ей стви й то лько п р и п лан ко вском м асш таб е эн ер ги и — 1019Г эВ , в б ли ж ай ш и е 5 00 лет д о сти ж ен и е ч ело веч еством тако го уро вн я вы со ки х эн ер ги й и склю ч ается. А д р уги е уч ен ы е ф и зи ки -сп ец и али сты катего р и ч ески возр аж аю т п ро ти в скеп ти ц и зм а в д о сти ж ен и и п лан ко вско го м асш таб а эн ер ги и — 1019Г эВ : в это й связи С ти вен В ай н б ер г (Н об елевски й лаур еат) в сво ей кн и ге «М еч ты о б о ко н ч ательн о й теори и » п и ш ет, ч то «п лан ко вская эн ер ги я р авн а эн ер ги и х и м и ч еско й р еакц и и сго ран и я п о лн о го б ака б ен зи н а в автом об и ле». Н о, п ро д о лж ает С . В ай н б ер г, вся суть п р о б лем ы заклю ч ается в то м , как эту эн ер ги ю скон ц ен тр и р овать в п р о то н е и ли электро н е. О д н ако эта п ро б лем а ко ллап си р о ван и я п лан ко вско й эн ер ги и в п рото н е и ли электр о н е — это н е ч и сто тех н и ч еская п р об лем а, а п р ед ставляет соб о й ч р езвы ч ай н о сло ж н ую и тр уд н ую н ауч н о -ф и зи ч ескую п р об лем у — н ай ти си лу, сп о со б н ую ф и зи ч ески ко ллап си р о вать эту п лан ко вскую эн ер ги ю 1 0 19 Г эВ в м ало м о б ъ ем е п ро тон а и ли электро н а. К р ом е п ро б лем ы эксп ер и м ен тальн о го о б н ар уж ен и я гр ави то н а сущ ествует м атем ати ческая тр уд н о сть со кр ащ ен и я б еско н ечн о стей , во зн и каю щ и х п р и со уд ар ен и ях гр ави то н о в д р уг с д р уго м : эта м атем ати ч еская тр уд н о сть со кр ащ ен и я б еско н еч н о стей такж е ещ е н е р еш ен а, хо тя н ад р еш ен и ем ее р аб о таю т луч ш и е ум ы ф и зи ко в-теорети ко в и ф и зи ко в-м атем ати ко в. Т аки м об р азо м , стан д ар тн ая м од ель как Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е тр ех ф ун д ам ен тальн ы х си л — К Х Д и электрослаб о й теор и и — зам еч ательн о е д о сти ж ен и е во все б о лее глуб о ком п о зн ан и и м и р а элем ен тар н ы х ч асти ц и си л, связы ваю щ и х и х в и х ед и н стве. О д н ако стан д ар тн ая м о д ель о ставляет в стор о н е о т сто лб о во й д оро ги ф ун д ам ен тальн о го и всео б щ его о б ъ ед и н ен и я гр ави тац и ю , и гр аю щ ую н е п о след н ю ю р о ль в хо д е Б о льш о го взр ы ва си н гуляр н о сти как б еско н еч н о й п лотн о сти м атер и и и и скр и влен н о го п ро стран ства-вр ем ен и . В ед ь со вер ш ен н о о ч еви д н о, ч то «р асп утать» весь это т «си н гуляр н ы й клуб о к» сп о соб н а то лько и то лько о д н а гр ави тац и о н н ая си ла, а и м ен н о ан ти гр ави тац и о н н ая си ла ко см и ч еско го вакуум а, ко то р ая, как м ы п и сали , б ы ла о ткр ы та эксп ер и м ен тальн о в сам о м ко н ц е п р ош ло го (Х Х ) века. И м ен н о п о этом у и звестн ы й м атем ати к и ф и зи к -теор ети к Р о д ж ер П ен р о уз (д р уг и со тр уд н и к С ти вен а Х о ки н га п о Л укасо вско й каф ед ре м атем ати ки в К ем б р и д ж ско м ун и вер си тете) н азы вает со вр ем ен н о е со сто ян и е соо тн о ш ен и я м еж д у о б щ ей теори ей о тн о си тельн ости как класси ч еско й тео ри ей м акро гр ави тац и и и стан д ар тн о й м о д елью ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , н е вклю чаю щ ей и н е сп о со б н о й вклю ч ать в себ я кван то вую м и кр о грави тац и ю , «ло скутн ы м од еялом », п о то м у что ш вы и х сш и ты п ло хо (см .: П енроуз Р . Б о льш о е, м ало е и ч ело веч ески й р азум ). Н е то лько ш вы м еж д у О Т О и кван то вой м ех ан и ко й п ло хо сш и ты , н о и такж е в сам о й стан д ар тн о й м о д ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц ш вы м еж д у ее стр уктур н ы м и ко м п о н ен там и сш и ты н е всегд а сам о со гласо ван н о . В стан д артн о й м о д ели как Б о льш о м о б ъ ед и н ен и и о б ъ ед и н ен ы д ве сам о со гласо ван н ы е тео р и и — К Х Д и электр о слаб ая теори я, ко то р ы е о б лад аю т сам и п о себ е и о сн о вы ваю тся н а то ч н ы х зако н ах сохр ан ен и я си м м етр и и ц вето во го зар яд а SU(3) и электро слаб о й си м м етр и и . О д н ако эти
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
163
163
д ве теор и и — К Х Д и электро слаб ая — н е п р ед ставляю т со б о й , как о тм еч ает С . В ай н б ер г в сво ей кн и ге «М еч ты о б о ко н ч ательн о й теор и и », ед и н ую тео р и ю , п о ско льку К Х Д сто и т в Б о льш ом о б ъ ед и н ен и и о со б н яко м о т электро слаб о й теори и : д ля си м м етри зац и и К Х Д с электр о слаб о й теор и ей н ео б хо д и м ы вы с о ки е эн ер ги и 1015Г эВ , т. е. н а ч еты р е п оряд ка м ен ьш е эн ер ги и п лан ко вско го м асш таб а — 1019Г эВ , ч то н ед о сти ж и м о н е то лько в со вр ем ен н ы х сущ ествую щ и х ускори телях , н о и в б ли ж ай ш и е 30 0 -5 00 лет. У то ч н и м б о лее ко н кр етн о , о ч ем и д ет реч ь. Д ля си м м етр и и электр ом агн и тн ы х си л и слаб ы х яд ер н ы х си л, п о ско льку п о след н и е си лы в 1 0 00 р аз слаб ее электро м агн и тн ы х си л, треб уется сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и и д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса, в р езультате ч его ч асти ц ы (как ф ер м и о н ы е и и б о зо н ы W± и 0 Z ) п р и об р етаю т м ассы и стан о вятся м асси вн ы м и , си ла слаб ы х взаи м о д ей стви й ко то р ы х стан о ви тся ср авн и м о й с си ло й электр ом агн и тн о го взаи м о д ей стви я п ри эн ер ги ях 100 Г эВ . И так, д ля р еальн о го о сущ ествлен и я си м м етр и и си л Э М В и С Л В н ео б х о д и м ы эн ер ги и 1 00 Г эВ . А д ля си м м етр и и си л электро слаб ы х взаи м о д ей стви й и си льн ы х си л квар к-глю о н н ы х взаи м о д ей стви й н ео б хо д и м н еи м о вер н о б о лее вы со ки й ур о вен ь эн ер ги й — 1015Г эВ , ч то п ока о стается н ед о сти ж и м о й м еч то й ф и зи ко в -теор ети ко в и эксп ер и м ен татор о в. Э та п р о п асть б езд н ы м еж д у ур о вн ям и эн ер ги й К Х Д и электро слаб ой тео р и и п ред ставляет со б о й вто ро й м ом ен т «лоскутн о го од еяла» стан д ар тн о й м о д ели п о сле гр ави то н а как кван та гр ави тац и о н н о го п оля. Н о сущ ествует ещ е б о лее сер ьезн ая и ф ун д ам ен тальн ая н ер азр еш и м ая п ро б лем а в «ло скутн ом о д еяле» стан д ар тн о й м од ели элем ен тар н ы х ч асти ц : это п р об лем а и ер арх и и . П ро б лем а и ер арх и и — это п ро б лем а м асс элем ен тар н ы х ч асти ц и п р еж д е всего : в ч ем со сто и т п р и чи н а и и сто ч н и к и х п о явлен и я и и х р азли ч и я, п о ч ем у в о д н ом и то м ж е сем ей стве (леп то н н о м и ли квар ко во м ) м еж д у член ам и -ч асти ц ам и сущ ествует такая б о льш ая и сверх б о льш ая р азн и ц а м асс. Т ак, н ап ри м ер , м асса тау леп то н а (τ-леп то н ) п р евы ш ает м ассу электро н а б о лее ч ем в 4 000 раз. П о ч ем у такая сверх р азн и ц а м еж д у м ассо й и - и d-квар ков и м ассо й t-квар ка, котор ая п р ево схо д и т в 4 0 ты сяч р аз м ассу вален тн ы х квар ко в u и d? К ак м ы уж е о тм ети ли , н аш а В селен н ая в ее вещ ествен н о й сф ер е со сто и т и склю ч и тельн о и з легки х ч асти ц квар ко вого и леп то н н ого сем ей ств:
е- и
В ещ ествен н ая В селен н ая состо и т и з левы х квар ко в — и - и d- и левы х леп то н о в –
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
164
164
П о ка н ам н е со всем ясн о: д ля ч его н ео б х о д и м ы п р авы е ч асти ц ы . П о это м у ф и зи ки зад аю т во п р о с: кто и х заказал? (К ак ам ери кан ц ы -п о сети тели ки тай ски х р есто р ан о в о б ы ч н о сп р аш и ваю т: кто заказал экзо ти ч еско е б лю д о?) И так, ло скутам и «ло скутн ого од еяла» стан д ар тн о й м о д ели О Т О являю тся: 1) о тсутстви е ф акта эксп ер и м ен тальн о го о ткр ы ти я гр ави то н а как кван та гр ави тац и о н н о го п о ля, ч то п р ед ставляет н асто ящ ую н ео б х о д и м о сть р азр аб о тки и п о стро ен и я кван то во й тео р и и гр ави тац и и ; 2) то , что в стан д ар тн о й м о д ели К Х Д сто и т о соб н яко м о т эл ектро слаб ой тео р и и : д ля си м м етр и и эти х д вух ф ун д ам ен тальн ы х теор и й в ед и н о й н ео б х о д и м ы эн ер ги и 1 0 15 Г эВ ; 3) сам о й загад о ч н о й и вм есте с тем сам о й ф ун д ам ен тальн о й п ро б лем ой , н асто ятельн о тр еб ую щ ей р азгад ки , является п р о б лем а и ер арх и и м асс элем ен тар н ы х ч асти ц : п о р ази тельн о н еп о сти ж и м а зн ач и м о сть эй н ш тей н о вско го зако н а Ε = М с 2, ко то р ы й и м о ткр ы т н а ко н ч и ке п ер а ро вн о сто лет н азад в 190 5 г. «С ам ая уд и ви тельн ая н еп о сти ж и м о сть в п р и ро д е — это ч еловеч ески й р азум и и н туи ти вн о е о зар ен и е: это н еп о сти ж и м ое ч уд о » (А . Э й н ш тей н ).
П р огр ам м а объ еди н ен и я 20-е гг. Х Х в. о зн ам ен о вали сь со зд ан и ем кван то вой м ех ан и ки , со вер ш ен н о и зм ен и вш ей н аш е п р ед ставлен и е о п р и р од е: вм есто о д н озн ач н о го то ч н о го п озн ан и я п о яви ли сь н ео п р ед елен н о сть и вер о ятн ость. П ер ед взо ром ч ело века встал н о вы й м и р случ ай н о стей и х ао са ч асти ц и си л, и х связы ваю щ и х : кван то вая м ех ан и ка — д уали сти ч еская ф и ло со ф и я ч асти ц и и х си л. 30-40-е гг. б ы ли го д ам и си н теза кван то во й м ех ан и ки и сп ец и альн о й теор и и о тн о си тельн ости , н ач ато го в ко н ц е 2 0 -х гг. П о лем А н д р и ан ом Д и р аком — вели ки м ф и зи ко м всех вр ем ен . И м ен н о в 4 0 -е гг. Х Х в. б ы ла со зд ан а о д н а и з п ер вы х кван тово п о левы х теори й — кван товая электр од и н ам и ка (К Э Д ), ко то р ая б ы ла и д о си х п о р о стается о б р азц о м (этало н ом , п ар ад и гм ой ) созд ан и я и п о стр о ен и я н о вы х кван тово п о левы х тео ри й — кван то во й х ром о д и н ам и ки (60 -е гг.) и электро слаб о й теор и и (70 -е гг.). П ер ехо д о т кван то во й м ехан и ки к кван то во й тео р и и п о ля б ы л в ф и ло со ф ском р акур се п ер и о д о м см ен ы д уали зм а ч асти ц ы и си лы кван тово -п олевы м м о н и зм ом : ч асти ц ы и и х си лы стали р ассм атр и вать как сгустки эн ер ги и п о ля. П р и это м сер д ц еви н о й всех кван то во -п о левы х тео ри й — К Э Д , К Х Д и электрослаб о й теор и и — является п р и н ц и п си м м етр и и , ко то р ы й служ и т о сн о во п о лагаю щ и м п р и н ц и п о м , д елаю щ и м и х кр аси вы м и тео р и ям и , осн о ван н ы м и н а п р о сто те ф ун д ам ен таль н о й и д еи , ло ги ч еско й п о лн оте ее стр уктуры , т. е. ее н еи зб еж н о сти , ж естко сти и заверш ен н о сти . Э та кр асота тео р и и озн ач ает, ч то и з тео р и и ло ги ч еско й п о лн о ты н и ч его н ельзя о тн ять и н и ч его н ельзя п р и б ави ть: кр аси вая тео р и я — д о ро гая х р устальн ая ваза, о т ко тор о й н ельзя отко лоть какую -то ч асть, н е р азр уш и в ее ц ело стн о сть (п о сло вам С . В ай н б ер га). Т аки м и «х р устальн ы м и вазам и » являю тся К Х Д , о сн о ван н ая н а то ч н о м зако н е сох р ан ен и я ц вето во го заряд а, и электр о слаб ая теор и я со сп о н тан н ы м н ар уш ен и ем си м м етр и и как «скр ы то й » си м м етр и ей и д ей стви ем м ех ан и зм а Х и ггса. В ф и ло со ф ско м ви д ен и и ло ги ка р азви ти я ф и зи ч еско й м ы сли о т кван то во й м ех ан и ки к кван то во й тео р и и п о ля, а о т п о след н ей — к ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц —
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
165
165
о сущ ествлен и е ф ун д ам ен тальн о й п р о гр ам м ы о б ъ ед и н и тельн о го п р о ц есса всех и звестн ы х н ам си л взаи м од ей стви й — С В , Э М В , С Л В и Г В . К ак м ы уж е п и сали , в стор о н е о т это го о б ъ ед и н и тельн о го п р оц есса н ахо д и тся гр ави тац и я, с п ро явлен и ем ко то ро й , т. е. гр ави тац и о н н о й си лы , связан о «тем н о е вещ ество » («скр ы ты е м ассы »), ко то ро е в коро н е галакти к и и х ско п лен и й со ставляет 9 0 -9 5 % всей м ассы галакти к и и х ско п лен и й . А п о ка н ам со верш ен н о н еи звестн а п р и ро д а это го «тем н ого вещ ества»: является ли о н а кван тово й и ли н ет — этот во п ро с о стается о ткр ы ты м . П р ед п о ло ж ен и е уч ен ы х -ф и зи ко в о том , ч то кван то вы е м и кро части ц ы «тем н о го вещ ества» и м ею т м ассу, р авн ую 1 0 00 mp (т. е. м ассы п р о то н а), п о ка эксп ер и м ен тальн о н е п о д твер ж д ается. Т р еб уется вр ем я д ля д альн ей ш его и сслед о ван и я, и б о б ез р аскр ы ти я п р и ро д ы «тем н о го вещ ества» и зн ан и я о н ей и склю ч ен о д альн ей ш ее п р од ви ж ен и е п о п ути о б ъ ед и н и тельн о го п ро ц есса в ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц : си л а «тем н о го вещ ества» п р ед ставляет соб о й о сн о вн ую и главн ую си лу д ви ж ен и я галакти к и и х ско п лен и й , а такж е и х свер х ско п лен и й , и х сто лкн овен и й , и х тр ан сф о рм ац и й и и х м етам о р ф о з в м етагалакти ч еско м п р о стр ан стве и вр ем ен и н аш ей В селен н ой . П оэто м у б ез вы ясн ен и я во п р о са о том , является ли п р и р од а «тем н о го вещ ества» кван то во й и ли н ет, н е м о ж ет и д ти р еч ь о б о б ъ ед и н ен и и всех си л взаи м о д ей стви й в о д н о й ед и н о й теор и и всего сущ его (и ли теор и и всего , п о -ан гли й ски — theory of everything). Т ак р ассуж д али и так п р ед ставляли н е то лько ф и зи ки -эксп ер и м ен татор ы , н о и ф и зи ки -гр ави тац и о н и сты д о н ед авн его вр ем ен и , т. е. д о сам о го ко н ц а уш ед ш его (Х Х ) века. О д н ако в сам ом ко н ц е п р ош ло го сто л ети я (1 998 -199 9), как м ы п и сали , п р о и зо ш ло п о сути и п о -н асто ящ ем у р ево лю ц и о н н о е соб ы ти е, связан н о е с эксп ер и м ен тальн ы м о ткры ти ем ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей : п р и р од а это го ко см и ч еско го вакуум а такж е н еи звестн а. Я вляется ли п р и ро д а косм и ч еско го вакуум а кван то во й и ли н ет — во п ро с о стается о ткр ы ты м . Н еоб хо д и м о д альн ей ш ее и сслед о ван и е и и зуч ен и е это го ко см и ч еско го ф ен о м ен а, эн ер ги я ко торо го со ставляет п о ч ти 7 0 % всей м и р ово й эн ер ги и (эн ер ги я «тем н о го вещ ества» — то лько 3 0 % , а эн ер ги я «ви д и м о го вещ ества» (т. е. яд ер н о й м атер и и и электр ом агн ети зм а) — ли ш ь 3 % . К ван то вая м атер и я как ун и вер сальн ая и ф ун д ам ен тальн ая ф и зи ч еская р еальн о сть является: 1) вещ ествен н о й , т. е. ч асти ч н о й реальн о стью ; 2) п о лево й р еальн о стью , т. е. части ц ы и и х си лы — сгустки эн ер ги и п о ля; 3) ви р туальн ы м кван то вы м вакуум о м , гд е ки ш м я ки ш ат ви р туальн ы е части ц ы и ан ти ч асти ц ы . С то и т о тм ети ть и п о д ч ер кн уть, ч то все разли ч и я м еж д у эти м и ви д ам и кван тово й м атер и и (вещ ествен н о й , п о лево й и ви ртуальн о й ) отн о си тельн ы : в сверх экстр ем альн ы х усло ви ях ко ллап са все эти р азли ч и я м ом ен тальн о и сч езаю т, ун и ч то ж аю тся аб со лю тн о и вещ ество , и п о ле, а такж е и ви р туал ьн о сть. О стается о д н а си н гул яр н ость как б еско н еч н ая п ло тн о сть м атер и и и и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и : в р езультате ко ллап са в се п р евр ащ ается в си н гуляр н о сть, в м и кро гр ави тац и о н н ы е волн ы , а п р остр ан ство -вр ем я теряет сво й ф и зи ч ески й (о б ы ч н ы й — тр ех м ер н о сть и о д н ом ерн о сть) статус. В суп ер стр ун н о й теор и и п р о стр ан ство о б лад ает д есятью и зм ер ен и ям и и о д н и м вр ем ен н ы м : ш есть и з д есяти и зм ер ен и й свер н уты в о б ласти 10 -33 см .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
166
166
К осм и ч еск и й в ак уум (к ак си л а ан ти тя готен и я , ан ти гр ав и тац и и ) О ткр ы ти е косм и ч еско го вакуум а как си лы ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и п р ед ставляет со б о й р ад и кальн о е и зм ен ен и е н аш его п р ед ставлен и я о стр уктуре и эво лю ц и и н аш ей В селен н о й , ко тор ая п о сво ем у строен и ю со сто и т и з ко см и ч еско го вещ ества и ко см и ч еско го вакуум а, а ее ко см и ч еская стр уктур а о п р ед еляется н е о д н и м тяготен и ем , си ло й гр ави тац и о н н ого п р и тяж ен и я, н о и ан ти тяго тен и ем , си ло й ан ти гр ави тац и о н н о го отталки ван и я: эво лю ц и я ф р и д м ан овско -х аб б ло вско го р асш и р ен и я В селен н о й п ро и схо д и т и б уд ет п ро и сход и ть в б уд ущ ем н ео гр ан и чен н о уско р ен н о. П р и это м си ла ан ти тяго тен и я ко см и ч еско го вакуум а во В селен н о й п р евосхо д и т б о лее ч ем вд во е си лу тяго тен и я, гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я . П о это м у во В селен н ой н ет и н е сущ ествует ф и зи ч еской си лы , котор ая м о гла б ы во сп реп ятство вать б езгр ан и ч н о м у уско р ен н о м у р асш и р ен и ю н аш ей В селен н о й , п р и ч и н о й ко то ро го является ко см и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей , о тталки ван и ем связан н ы х м еж д у со б о й си лой гр ави тац и он н о го п р и тяж ен и я галакти к, скоп лен и й галакти к и свер х ско п лен и й скоп лен и й и х : д ве п р о б н ы е ч асти ц ы (т. е. галакти ки ) связан ы м еж д у со б о й си ло й гр ави тац и о н н ого п р и тяж ен и я, в п р остр ан стве м еж д у ко торы м и (т. е. п роб н ы м и ч асти ц ам и ) сущ ествует и д ей ствует ан ти тяго тен и е как си ла ан ти гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я эти х ч асти ц д р уг о т д р уга. Т яго тен и е как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я — си ла стр уктур и ро ван и я ко см и ч ески х о б ъ екто в (звезд ы , галакти ки , ско п лен и я галакти к и свер х ско п лен и я) в кр уп н о м асш таб н ую стр уктур у В селен н о й и и х уд ер ж ан и я в и х связан н о м со сто ян и и , а ан ти тяго тен и е ко см и ч еско го вакуум а д ей ствует в п р о ти во п о ло ж н о м н ап р авлен и и : ан ти гр ави тац и я как си ла о тталки ван и я является си ло й уд ален и я связан н ы х м еж д у со б о й си ло й гр ави тац и и п р об н ы х ч асти ц (т. е. галакти к и т. д .) д р уг о т д р уга, п р и этом ч ем б ольш е м еж д у эти м и ч асти ц ам и ко см и ч еско е р ассто ян и е, тем он и с б о льш ей скор о стью уд аляю тся, р азлетаю тся и р азб егаю тся д руг о т д р уга. (В н еко тор ы х случ аях ско ро сть р азлета эти х ко см и ч ески х о б ъ екто в д о сти гает сотн и ты сяч км /с.) П оэто м у так уд и ви тельн а и п о р ази тельн а п о зн авательн ая и м ето д о ло ги ч еская зн ач и м о сть эй н ш тей н о вско го зн ам ен и то го зако н а Ε = М с 2 (ко то р ы й б ы л и м сф о рм ули ро ван за д есять лет (1 90 5) д о о б щ ей тео р и и о тн о си тельн о сти (191 5)). П ро б лем а ф и зи ч еско й п р и р од ы ко см и ческо го вакуум а, как и п ри р о д а «тем н ого вещ ества» («скр ы ты х м асс») о стается о ткр ы то й : н ам ещ е н еи звестн а п р и р од а ко см и ч еско го вакуум а — является ли о н а кван то во й и ли н ет. Н ам и звестен д и р аковски й ф и зи ч ески й кван то вы й вакуу м , гд е «ки ш м я ки ш ат ви р туальн ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы », и з ко тор ы х п р и о п р ед елен н ы х эн ер ги ях м о гут р о ж д аться р еальн ы е го то вы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы (н ап р и м ер , п ар а электр о н — п о зи тро н ). О д н и м сло во м , ви р туальн ое и р еальн о е в д и р ако вско м вакуум е взаи м о п ор о ж д аю тся и взаи м оо п р ед еляю тся. Н о ко см и ч ески й вакуум — ф и зи ч еская реальн о сть, ли ш ен н ая ч асти ц и п о лей , в то м ч и сле ви р туальн ы х . Э то т ко см и ч ески й вакуум — р еальн о сть «ч и сто й » эн ер ги и б ез ч асти ц и п о лей : эта эн ер ги я вакуум а н еи зм ен н а во вр ем ен и и п о стоян н а в п р о стр ан стве. О н а м о ж ет и д ей стви тельн о во зд ей ствует н а все о стальн о е д р уго е во В селен н о й , н о н и ч то в н ей н е сп о со б н о о казы вать сво его во зд ей стви я н а это т ко см и ч ески й вакуум . Ч то о зн ач ает: ко см и ч ески й вакуум — аб со лю тн ая ли ш ен н о сть ч асти ц и п о лей ? Э то зн ач и т, в н ем н ет и н е м о ж ет б ы ть н и «ви д и м о го » («светящ его ся») вещ ества, н и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
167
167
«тем н о го вещ ества» («скр ы ты х м асс»). А это о зн ач ает, ч то в ко см и ч еско м вакуум е н ет и н е м о ж ет б ы ть н и яд ер н о й м атер и и , н и си льн ы х яд ер н ы х , н и слаб ы х яд ерн ы х си л, н и электр ом агн и тн ы х си л (н и электр и ч ески х, н и м агн и тн ы х , н и во лн , н и света), н и ч асти ц п о ля. К «ви д и м о м у вещ еству» о тн о си тся такж е гр ави тац и о н н ая м асса и си ла звезд н о го м и р а галакти ки : сум м ар н ая м асса всех звезд в галакти ке со ставляет н е б о лее 5 -1 0 % всей м ассы галакти ки , а о стальн ы е 9 0 -95 % м ассы галакти ки п р и хо д ятся н а «тем н о е вещ ество ». Т аки м об р азом , если ко см и ч ески й вакуум — аб со лю тн ая ли ш ен н о сть ч асти ц (как взаи м од ей ствую щ и х м еж д у со б о й ф ер м и о н ов, так и б о зо н о в как кван тов п о лей ) и сам и х п о лей и и х си л, то о н н е м о ж ет б ы ть о п и сан , о б ъ ясн ен и п о н ят в р ам ках кван то во й теор и и п о ля и н е м о ж ет б ы ть о б ъ ед и н ен в ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц , в ч астн о сти в стан д ар тн о й м о д ели . П оэто м у так важ н а и сущ ествен н а п р о б лем а и зуч ен и я п р и р од ы ко см и ч еско го вакуум а. Е сли , н ап р и м ер, эта п р и ро д а ко см и ч еско го вакуум а о каж ется кван тово й , то вся н аш а В сел ен н ая — кван то вая. В этом заклю ч ается суть ф и ло соф ско й п р ед ельн о сти как н ауч н о го , так и ф и ло со ф ско го м ы ш лен и я. Я вляется ли н аш а В селен н ая как стр уктур н о е ед и н ство вещ ества и вакуум а кван то во й ? К аки е б ы д о сти ж ен и я н и б ы л и д о сти гн уты в ф и зи ке ч асти ц , астр о ф и зи ке и ко см о ло ги и , п р о б лем а п ри р о д ы всей н аш ей В селен н о й в ц елом — ц ен тр альн ая о сь и стер ж ен ь н ауки и ф и ло соф и и .
М н огом ер н ость п р остр ан ств а В п о след н и е д есяти лети я Х Х в. ф и зи ка ч асти ц , астро ф и зи ка и косм о ло ги я, в связи с п о стро ен и ем тео р и и суп ер стр ун , все ч ащ е о б р ащ аю тся к п р об лем е д о п о лн и тельн ы х и зм ер ен и й п р о стр ан ства: п ро б лем а д о п о лн и тельн ы х и зм ер ен и й п р о стр ан ства н ах о д и тся в ц ен тр е вн и м ан и я уч ен ы х ф и зи ки ч асти ц , астро ф и зи ко в и ко см о ло го в, раб о таю щ и х н а сам ы х п ер ед о вы х п о зи ц и ях п о стро ен и я суп ер стр ун н ы х теор и й . К ак б ы ло отм еч ен о, и д ея о ч еты р ех м ер н о сти п р о стр ан ствен н ы х и зм ер ен и й п р и н ад леж и т м о ло д о м у п ольско м у уч ен о м у Т еод ор у К алуц е, ко то ры й ещ е в 1 922 г. сф о рм ули ро вал свою ко н ц еп ц и ю ч еты рех м ер н ы х п ро стр ан ствен н ы х и зм ер ен и й д ля си н теза тяго тен и я и электро м агн ети зм а: гр ави тац и о н н ая си ла связан а и о сущ ествляется в тр ех п ро стр ан ствен н ы х и зм ерен и ях , а электро м агн ети зм — в ч етвертом п р о стр ан ствен н о м и зм ер ен и и . Ч етверто е и зм ер ен и е п р о стр ан ства сущ ествен н о о тли ч ается о т п р отяж ен н ы х тр ех п ро стр ан ствен н ы х и зм ер ен и й — свер н уто е, закр уч ен н о е, ко м п акти ф и ц и р ован н о е п р остр ан ствен н ое и зм ер ен и е, т. е. н еви д и м о е н ам и , м ало е свер н уто е и зм ер ен и е. В д альн ей ш ем , ч ер ез ч еты р е го д а, в 1 926 г. ко н ц еп ц и ю ч еты рех м ер н о сти п р о стр ан ства о б об щ и л О скар К лей н , ко торы й сф о рм ули р о вал тео р и ю м н о ж ествен н о сти и зм ер ен и й п р о стр ан ства: п р о стр ан ство и м еет н е то лько четы р е и зм ер ен и я, о н о является м н о гом ер н ы м ф ен о м ен о м . К о н ц еп ц и я м н о гом ер н о сти п р о стр ан ства К алуц ы — К лей н а б ы ла заб ы та, и то лько ч ер ез п о ч та п о лвека сн о ва уч ен ы й м и р ф и зи ко в, астр о ф и зи ко в и ко см оло гов всп о м н и л и н ач ал и н тен си вн о р азр аб аты вать уч ен и е о м н о гом ер н о сти п р о стран ства в связи с р азр аб о тко й и п о стро ен и ем теор и и суп ер струн . С уп ер струн ы сущ ествую т в о б ласти п лан ко вско й д ли н ы 10-33 см , гд е тр ех м ер н ость п р о стр ан ства теряет сво й р еальн ы й ф и зи ч ески й см ы сл. С вер н уто е, закр уч ен н о е, ко м п акти ф и ц и р о ван н о е п р о стр ан ствен н о е и зм ер ен и е такж е сущ ествует в м ало й о б ласти п лан ко вско й д ли н ы 10-33 см .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
168
168
П ервая суп ерстр ун н ая р еволю ц и я связан а с и м ен ам и Г р и н а и Ш вар ц а, котор ы е в сп ектр е р езо н ан сн ы х м о д ко леб ан и й струн о б н ар уж и ли м од у р езо н ан сн ы х ко леб ан и й стр ун ы , связан н ую с б езм ассо во й ч асти ц ей со сп и н о м 2 : тако й б езм ассо во й ч асти ц ей со сп и н ом 2 оказался гр ави то н как кван т гр ави тац и о н н о го п о ля . Т аки м о б р азом , суп ер стр ун н ая тео р и я о сущ естви ла то , ч его н е м о гла и н е сп о со б н а б ы ла сд елать стан д ар тн ая м о д ель Ф Э Ч — о б ъ ед и н и ть все ч асти ц ы и все ч еты р е си лы взаи м о д ей стви й в ед и н о й теор и и : все ч асти ц ы и и х си лы взаи м о д ей стви й о б усло вли ваю тся и о п ред еля ю тся стр о го о п р ед елен н ы м и м о д ам и р езо н ан сн ы х ко леб ан и й стр ун , ф и зи ч еская р еальн о сть ко тор ы х р азы гр ы вается и связан а со скр уч ен н ы м и , сверн уты м и и ко м п акти ф и ц и р о ван н ы м и п р о стр ан ствен н ы м и и зм ер ен и ям и в о б ласти п лан ко вской д ли н ы 10 -33 см . С уп ер стр ун н ая теор и я Г ри н а— Ш вар ц а п о стро ен а н а 1 0 п р о стр ан ствен н о вр ем ен н ы х и зм ер ен и ях : 9 и зм ер ен и й — п ро стр ан ствен н ы х и од н о — вр ем ен н о е и зм ер ен и е. И з п р о стр ан ствен н ы х и зм ер ен и й — тр и п р о тяж ен н ы е, а ш есть — свер н уты е, скр уч ен н ы е и ко м п акти ф и ц и р ован н ы е. Ч асти ц ы н е м о гут и н е с п о соб н ы н ам аты ваться н а эти скр уч ен н ы е, свер н уты е и ко м п акти ф и ц и р о ван н ы е п р о стр ан ствен н ы е и зм ер ен и я, а стр ун ы м о гут: струн ы о б лад аю т н е то лько м о д о й р езо н ан сн ы х ко леб ан и й , н о и сп о соб н ы н ам аты ваться н а скр уч ен н ы е, свер н уты е и ко м п акти ф и ц и р о ван н ы е и зм ер ен и я п ро стр ан ства. Ч асти ц ы , н ам и п о зн ан н ы е, р азы гр ы ваю т сво и д р ам ати ч ески е д ей стви я в о б ласти -16 10 см (т. е. квар ки ) и 10 -17см (т. е. слаб ы е си лы ), а стр ун ы — в о б ласти 10 -33см , т. е. н а 1 7 п ор яд ко в м ен ьш е, ч ем о б ласть б ы ти я ч асти ц и п о лей , а такж е и х взаи м о д ей стви я. В то р ая суп ер стр ун н ая рево лю ц и я состо ялась в 1 995 г., ко гд а вед ущ и й сп ец и али ст ее Э д вар д В и ттен вы ступ и л с д о клад о м в У н и вер си тете Ю ж н о й К али ф о р н и и н а тем у «С уп ер стр ун ы -95». В сво ем д о клад е В и ттен сф о рм ули ро вал след ую щ и е и д еи : 1. Т еор и я во зм ущ ен и й н еп р и м ен и м а к р азраб о тке суп ер стр ун н о й тео ри и . 2. И д ею д уальн о сти . К это м у вр ем ен и б ы ли п о стро ен ы р азли ч н ы е суп ер стр ун н ы е теор и и : Т 1, Т 2А , Т 2В , гетер о ти ч ески е тео р и и , ко то р ы е сп ец и али стам и р ассм атр и вали сь как сам о сто ятельн ы е тео р и и . В и ттен утвер ж д ал, ч то эти теор и и н е являю тся р азли ч н ы м и тео р и ям и , а являю тся р азли ч н ы м и п о д ход ам и к п о и ску о д н о й о б щ ей суп ер стр ун н ой теор и и . 3. И д ею М -теор и и , ко тор ую В и ттен н азы вал м и сти ч еско й теори ей , а д р уги е н азы ваю т ее м атр и ч н о й , м атер и н ской и т. д . М -теор и я д олж н а о б ъ ясн ять стан д ар тн ую м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , суп ер теор и ю Я н га— М и ллса, суп ер гр ави тац и ю , суп ер си м м етр и ю , а такж е вы ш еп ер еч и слен н ы е ч асти ч н ы е суп ер си м м етри ч н ы е п о д х о д ы . Н аш е п ро тяж ен н о е ф и зи ч еско е п ро стр ан ство тр ех м ер н о , а вр ем я о д н о м ер н о : м ы и все вещ и в о кр уж аю щ ем н ас п р о стр ан стве — ч еты р ех м ер н ы е. Ч еты р ехм ер н о сть — ф ун д ам ен тальн ая о со б ен н ость н аш его б ы ти я и б ы ти я всех вещ ей , с ко тор ы м и п о стоян н о м ы сталки ваем ся во всех сф ер ах н аш ей ж и зн ед еятельн о сти . О д н ако это н е о зн ач ает, ч то сам о п р о стр ан ство н аш ей В селен н о й та кж е тр ех м ер н о : тр ех м ер н о сть п р о стр ан ства н аш ей В селен н о й — п р о стр ан ство п р о тяж ен н о е, р азвер н уто е и р асш и р яю щ ееся ускор ен н о . К р ом е это го р азвер н уто го , п р о тяж ен н о го п ро стран ства, п ро стр ан ства как тако во го , в н аш ей В селен н о й и м еется ещ е ш есть п р о стр ан ствен н ы х и зм ер ен и й , н ер азверн уты х и н еп р отяж ен н ы х . Э ти ш есть и зм ер ен и й сущ ествую т
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
169
169
как свер н уты е, закр уч ен н ы е и ко м п акти ф и ц и р о ван н ы е, т. е. н ам и ещ е «н е ви д и м ы е». Э ти свер н уты е и закр уч ен н ы е п р о стр ан ствен н ы е и зм ер ен и я сущ ествую т в сли ш ко м м алом д ля н ас р ассто ян и и , ср авн и м ом с п лан ко вско й д ли н о й 1 0 -33см , и п о это м у о н и являю тся д о си х п ор ко м п акти ф и ц и р о ван н ы м и , т. е. «н еви д и м ы м и » («н еп о зн ан н ы м и »).
Р и с. 1.28
«М ал ое и бол ьш ое» И так, стр ун н ы й ур о вен ь кван то во й м атер и и — б о лее глуб о ки й , н и ж еслед ую щ и й ур о вен ь, ч ем ур о вен ь кван то во -п о лево й : н а это м стр ун н о м ур овн е кван то во й м атер и и н ет н и ч асти ц , н и си л и х взаи м о д ей стви й , н и п о лей . Н а сам ом глуб о ко м уровн е кван то во й м атер и и сущ ествую т то лько о д н ом ер н ы е и веч н о ви б ри р ую щ и е струн ы в ви д е п етелек, п ало ч ек, воло ко н , ч и сл о ко тор ы х б еско н еч н о е м н о ж ество , и м о д ко леб ан и й (ви б р ац и й ), ко то р ы х такж е б еско н еч н о м н о го : б еско н еч н о е м н о ж ество о д н ом ер н ы х стр ун в ви д е п етелек (п ало ч ек, во ло ко н ) п о стоян н о и н еп р ер ы вн о ви б р и р ую т в б еско н еч н ом ч и сле м од ко леб ан и й . С лед стви ем это го являю тся ч асти ц ы : ч асти ц ы вклю ч аю т в себ я стр ун ы , веч н о ви б ри р ую щ и е б ез о стан ово к. П оэто м у тео ри я стр ун своб о д н а от б еско н еч н о стей : б еско н еч н о ви б р и р ую щ и е стр ун ы в б еско н еч н ом ч и сле м о д ко леб ан и й сам и п о себ е со кр ащ аю т б еско н еч н о сти . Э то о д н о и з важ н ей ш и х д осто и н ств теори и стр ун . З н ач и т, в теор и и стр ун о сущ ествляется вели ко е о б ъ ед и н ен и е всех ч асти ц , в и х ч и сле и гр ави то н как кван т гр ави тац и о н н о го п о ля, и и х сущ ествован и е о б ъ ясн яется веч н о и н еп р естан н о ви б р и р ую щ и м и стр ун ам и : стр ун ы п р ед ставляю т со б о й вн утр ен н ю ю сущ н о сть всех ч асти ц . Ч асти ц ы со стоят и з о д н о м ер н ы х ви б р и р ую щ и х стр ун . Т аки м о б р азо м , струн ы п р ед ставляю т со б о й ед и н ую сущ н ость всех сам ы х р азли ч н ы х части ц (как ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и он о в, так и ф ун д ам ен тальн ы х б о зо н ов). П о это м у п уть д ви ж ен и я о т кван то во й м ех ан и ки к кван то вой тео р и и п о ля, а о т п о след н ей — к теор и и стр ун —
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
170
170
п ер ехо д о т м н о го об р ази я к п о сти ж ен и ю ед и н ства, о т разн о об р ази я — к п о сти ж ен и ю ед и н о й сущ н о сти : стр ун ы — ед и н ая сущ н о сть, леж ащ ая в о сн о ве сам ы х р азли чн ы х ч асти ц . Ч асти ц ы — это ф ен о м ен ы как п ро явлен и е н о ум ен о в как и х ед и н о й сущ н ости . К ак м ы п и сали , стан д ар тн ая м од ель элем ен тар н ы х ч асти ц яви лась зам еч ательн ы м д о сти ж ен и ем н а п ути Б ольш о го о б ъ ед и н ен и я К Х Д и электро слаб о й теор и и : о н а о б ъ ед и н и ла тр и си лы взаи м о д ей стви й ч асти ц м еж д у со б о й — С В , Э М В и С Л В . О д н ако о н а о казалась н есп о со б н о й о б ъ ед и н и ть си лу гр ави тац и и . П оэто м у стан д ар тн ая м о д ель — ли ш ь кван то во -п о левая теор и я, н и как и н и ч ем н е связан н ая с о б щ ей теор и ей отн о си тельн о сти Э й н ш тей н а как теор и ей , о б ъ ясн яю щ ей п о вед ен и е д ви ж ен и я и р азви ти я В селен н о й в ее кр уп н о м асш таб н о й стр уктур е. В это м со сто и т п р об лем а «ло скутн о го о д еяла», суть ко то ро го заклю ч ается в н еп р и м и р и м ом ко н ф ли кте и ан таго н и зм е м еж д у кван то во й м ех ан и ко й (то чн ее, кван то во й теор и ей п о ля) и О Т О Э й н ш тей н а. С лед о вательн о , м ало е хор о ш о о п и сы вается кван то во й м ех ан и ко й , а б о льш о е — О Т О Э й н ш тей н а, н о о н и (м ало е и б о льш о е) н и как н е сты кую тся. П о луч ается стр ан н ая ф и ло со ф ская си туац и я: м ало е (м и кром и р) сущ ествует сам о п о себ е и б о льш о е (м акр ом и р) — сам о п о себ е, хо тя н ет б о льш о го б ез м ало го и , н аоб оро т, н е сущ ествует м ало го б ез б о льш о го . М ало то го , как м ы р ассм о тр и м в д альн ей ш ем в н аш ей р аб о те, м акро ско п и ч еско е как б о льш о е ко ллап си р ует в м и кр о ско п и ч еско е (м ало е) н а ф и н альн о й стад и и эво лю ц и и звезд (а такж е квазар ы и сверх м асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы в яд р ах акти вн ы х галакти к). М акр оскоп и ч еско е в хо д е ко ллап са как катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я звезд п р евр ащ ается в м и кр о ско п и ч еско е, со д ер ж ащ ее б о льш о е. П о это м у м и кро скоп и ч еско е как м ало е и м акро ско п и ч еско е как б о льш о е н е то лько взаи м освязан ы и взаи м о п ер ехо д и м ы , н о и п р ед ставляю т соб о й н ер азд ели м о е ед и н о е ц ело е. Е щ е о д и н н агляд н ы й п р и м ер — Б о льш о й взры в, котор ы й м ало е как м и кро ско п и ч ескую си н гул яр н ость п р евр ащ ает в м акр о ско п и ч ескую В селен н у ю : В селен н ая как б о льш о е (вели ко е) р о ж д ается и з м ало го как м и кр о ско п и ч еско й си н гуляр н о сти . И так, м и кро ско п и ч еско е п р евр ащ ается в м акро ско п и ч еско е, ко то ро е в сво ю о ч ер ед ь п р евр ащ ается в м и кр о ско п и ч еско е. В это м со сто и т ед и н ство В селен н о й , и , след о вательн о , кван товая м ех ан и ка и о б щ ая теор и я о тн о си тельн о сти Э й н ш т ей н а д о лж н ы б ы ть так «сш и ты », ч то б ы «ло скутн о е о д еяло» стало го б елен о м , со ткан н ы м и з ты сяч и м и лли о н о в н и тей , о б р азую щ и х кр аси вы е узо р ы , р ад ую щ и е глаз ч ело века. П оэто м у так важ н а и актуальн а тео р и я стр ун как теори я си м м етр и и всех ч асти ц и си л и х взаи м о д ей стви й — С В , Э М В , С Л В и Г В , п остро ен н ая н а ур о вн е стр ун н о й кван то во й м атер и и и о сн ован н ая н а ви б ри р ую щ и х струн ах как ед и н о й сущ н о сти всех ч асти ц и и х си л взаи м од ей стви й . Г лавн ая и д ея тео р и и стр ун заклю ч ается в и д ее кван то во й гр ави тац и и , т. е. кван та гр ави тац и о н н о го п оля — гр ави то н а: если п р и р о д а «тем н ого вещ ества» — кван то вая гр ави тац и я, то зако н н ы й и сп равед ли вы й б рак О Т О и кван то во й м ех ан и ки б уд ет сч астли вы м .
С уп ер стр ун ы к ак ф ун дам ен тал ь н ы е к ол ебан и я В се п о п ы тки п о стро ен и я кван то во -п о лево й тео р и и гр ави тац и и н е увен ч али сь усп ех о м : о б щ ая теор и я о тн о си тельн ости Э й н ш тей н а как класси ч еская теор и я м акро гр ави тац и и о казалась в ко н ф ли кте с кван то во й м ех ан и ко й . С тои т о тм ети ть ещ е р аз:
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
171
171
ко н ф ли кт (ан таго н и зм ) м еж д у о б щ ей тео р и ей отн о си тельн о сти Э й н ш тей н а и кван то во й м ех ан и ко й стал о сн овн ы м п р оти вор ечи ем в со врем ен н о й ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц , астро ф и зи ке и ко см о ло ги и . П о этом у д альн ей ш ее р азви ти е н ауч н о го п р огр есса зави си т о т то го, как б уд ет р еш ен это т ко н ф ли кт м еж д у о б щ ей теор и ей о тн о си тельн о сти и кван то во й м ех ан и ко й и в како й ф о рм е б уд ет п р ео д о лен о это о сн о вн о е п р о ти вор еч и е в ф и зи ке ч асти ц , астро ф и зи ке и ко см о ло ги и . В о п ро с о стр ун е как ко леб лю щ ей ся ф ун д ам ен тальн о й со ставляю щ ей м и ро зд ан и я является сам ы м главн ы м во п ро сом в тео р и и стр ун , п о это м у в ф и ло со ф ско м асп екте след ует н а н ем п о д р об н о и д етальн о остан о ви ться. Д о со зд ан и я тео р и и стр ун го сп о д ствую щ и м ф и ло со ф ски м м и ро во ззр ен и ем б ы ла ф и ло со ф и я ч асти ц : все со сто и т в ко н ечн о м сч ете, так и ли и н ач е, и з элем ен тарн ы х ч асти ц . В кач естве ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц в ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц р ассм атр и вали сь квар ки и леп то н ы : квар ков ш есть — u-, d-, s-, с-, b- и t-квар к, а леп то н о в такж е ш есть — е~ , ve, μ , ν μ , τ-леп то н , ν τ. Т аки м о б р азо м , в п р и р од е сущ ествует си м м етр и я м еж д у квар кам и и леп то н ам и , т. е. п о лн о е со ответствую щ ее р авен ство м еж д у ф ун д ам ен тальн ы м и ч асти ц ам и . К р ом е эти х ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н ов, уч аствую щ и х в р азли ч н ы х взаи м о д ей стви ях , сущ ествую т ч асти ц ы -п ер ен о счи ки эти х взаи м о д ей стви й : ч асти ц ам и п ер ен о сч и кам и являю тся ф о то н ы как п ер ен о сч и ки электр ом агн и тн ы х взаи м о д ей стви й , глю о н ы как п ер ен осч и ки си льн ы х яд ер н ы х взаи м од ей стви й , кали б р ово ч н ы е б о зо н ы W± и Ζ 0 как п ерен о сч и ки слаб ы х взаи м о д ей стви й и гр ави то н как ч асти ц а-п ер ен о сч и к гр ави тац и он н о го взаи м о д ей стви я. З н ач и т, части ц п ер ен о сч и ко в р азли ч н ы х взаи м о д ей стви й всего 12 , вклю ч ая гр ави тон . И так, 12 ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и о н о в и 12 ф ун д ам ен тальн ы х б о зо н ов со ставляю т 2 4 ф ун д ам ен тальн ы е ч асти ц ы , п р и н и м аем ы е в р ам ках ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц . В ы д аю щ и м ся д о сти ж ен и ем ф и зи ки ч асти ц является ф орм ули р о ван и е суп ер си м м етри и : всем эти м вы ш еп ер ечи слен н ы м р еальн о н аб лю д аем ы м (кром е гр ави то н а) части ц ам соо тветствую т ги п о тети ч ески е суп ер п ар тн ер ы , ко тор ы е с легко й р уки Г елл -М ан н а п о луч и ли н азван и я — сквар к, сэлектро н , сн ей тр и н о и т. д ., а такж е ф о ти н о, глю и н о , ви н о и зи н о , а такж е гр ави ти н о как суп ер п ар тн ер гр ави то н а. В се эти ч асти ц ы , о сущ ествляю щ и е р азли ч н ы е взаи м о д ей стви я, и ч асти ц ы п ер ен о сч и ки эти х взаи м о д ей стви й — ф и зи ч ески р азли ч н ы е ч асти ц ы , об лад аю щ и е р азли ч н о й м ассо й и заряд ом . Р азли ч н ы такж е ко н стан ты и х взаи м о д ей стви й : си ла Э М В в 1 0 00 р аз слаб ее С В , а си ла С Л В п о ч ти в 10 0 00 0 р аз слаб ее С В , а си ла Г В — в 10-49. Т ако вы м н о го об р ази е и разн о об р ази е в м и р е ф и зи ки элем ен тарн ы х ч асти ц : стан д ар тн ая м о д ель н е д ает и н е сп о со б н а д ать ед и н ого теор ети ч еско го о б ъ ясн ен и я, и сх о д я и н а о сн о ве ед и н о го ф ун д ам ен тальн о го п р и н ц и п а. О н а н е сп о со б н а д авать о б ъ ясн ен и е, п о ч ем у сущ ествует р азли ч и е м асс у ч асти ц (и ли зар яд а); ч ем о п р ед еляется такая б о льш ая р азн и ц а в кон стан тах взаи м о д ей стви й ; п о ч ем у м асса тау леп то н а в 4 00 0 р аз б о льш е м ассы электро н а и ли м асса t-квар ка п рево схо д и т м ассу и и ли d-квар ка в 40 2 00 р аз. Н ам и звестн о то лько о б щ ее п р ави ло о то м , ч то в сам ую р ан н ю ю эп ох у п о сле Б ольш о го взр ы ва о б р азо вали сь сверх тяж елы е, тяж елы е ч асти ц ы , котор ы е п о м ер е п о хо ло д ан и я В селен н о й р асп ад али сь п у тем п о след овательн о го р асп ад а и п р евр ащ али сь в об ы ч н ы е, н ам и н аб лю д аем ы е легки е ч асти ц ы — квар ки u и d и ли е -- и ν е и т. д .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
172
172
Н ам такж е н еи звестн о , п оч ем у о кр уж аю щ ая н ас В селен н ая со стои т то лько и з п ер вы х сем ей ств ч асти ц — и - и d-квар ка и е - и ve. Д ля ч его сущ еству ю т тяж елы е (и сверх тяж елы е) ч асти ц ы , с како й ц елью п р и ро д а и х п о ро д и ла? И т. д . С тан д ар тн ая м о д ель все эти м н о го об р ази е и р азн о об р ази е м и р а ч асти ц р ассм атр и вает как эксп ер и м ен тальн о н аб лю д аем ы е вх од н ы е д ан н ы е б ез ед и н о го и х теор ети ч еско го о б ъ ясн ен и я. Н есм о тр я н а зам еч ательн ы е д о сти ж ен и я в р ам ках стан д ар тн о й м о д ели , ей п ри сущ и ф ун д ам ен тальн ы е н ед о статки . 1. Т о , ч то о н а оставляет, как м ы уж е п од ч ер ки вали , в сто ро н е гр ави тон как ч асти ц у п ер ен о сч и ка гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я: кван то во -п о левая теори я гр ави тац и и н есо сто ятельн а и з-за ее н есп о соб н о сти сп р ави ться с возн и каю щ и м и в х од е сто лкн о вен и й гр ави то н о в б еско н еч н остям и . 2. Р азн оо б р ази е и м н о гоо б р ази е м и р а ф и зи ки элем ен тарн ы х ч асти ц н е м о гут б ы ть в р ам ках стан д ар тн о й м од ели о б ъ ясн ен ы теор ети ч ески , и он и о стаю тся ф ен о м ен о ло ги ч ески м и д ан н ы м и : о н и о стаю тся ф ен о м ен ам и б ез п о н и м ан и я и х н о ум ен ов как сущ н о стей . 3. Т р етьи м н ед остатком стан д ар тн о й м о д ели в ф и ло со ф ско м р акур се является то, ч то сущ ество ван и е элем ен тарн ы х ч асти ц вы во д и тся в ко н еч н о м сч ете и з сущ ество ван и я сверх м о щ н ы х тяж елы х ч асти ц — х и ггсо в: ч асти ц ы являю тся п р о д уктам и р асп ад а Х и ггсо вы х ч асти ц , ко тор ы е ещ е эксп ери м ен тальн о н е о б н ар уж ен ы и н е о ткр ы ты . Э та ко н ц еп ц и я п о ро ж д ен и я ч асти ц ч асти ц ам и п р ед ставляет со б о й кар ти н у «зам кн уто го п ро ц есса», н ах од ящ его ся в п р о ти во р еч и и с ф ун д ам ен тальн ы м теор ети ч ески м п о лож ен и ем астроф и зи ки и ко см о ло ги и о том , ч то н е всегд а в сам ую ран н ю ю эп ох у п о сле Б о льш о го взр ы ва сущ ество вали ч асти ц ы , в том ч и сле и ф ун д ам ен тальн ы е — квар ки и леп то н ы (е - и ve): п о сле си н гуляр н о го взр ы ва ч асти ц ы во зн и каю т и з свер х го ряч ей п лазм ы в р езультате «вы м ер зан и я». О д н и м сло во м , д о п о явлен и я ч асти ц как р езультата «вы м ер зан и я» б ы ло ч то -то «н ео п р ед елен н о е», и з ко тор о го во зн и кает ч то -то о п ред елен н о е как стр уктур и р ован и е ч асти ц . В аж н о в ф и ло со ф ском асп екте о тм ети ть, ч то сн ач ала сам о си н гуляр н о е н ач ало п р ед ставляло со б о й н еч то аб со лю тн о н еоп р ед елен н о е в ви д е ап ей р о н а А н акси м ан д р а, и з ко то ро го (т. е. сверх го ряч его и свер х п ло тн о го ) п о м ер е р асш и р ен и я и п о хо лод ан и я (т. е. п осле и н ф ляц и и ) п ро и схо д и т «вы м ер зан и е» ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц — квар ко в и электро н ов, ко то р ы е п р и н и м аю т в рам ках стан д ар тн о й м о д ели как ф ун д ам ен тальн ы е. Н о о н и н е являю тся и н е м о гут б ы ть ф ун д ам ен тальн ы м и , и б о теор и я суп ер стр ун отказы вает части ц ам б ы ть ф ун д ам ен тальн ы м и : ф ун д ам ен тальн ы м и со ставляю щ и м и н аш его м и ро зд ан и я н а ультр ам и кро ско п и ч еском ур овн е, р азм ер ко тор о го ср авн и м с п лан ко вско й д ли н ой 10-33 см , являю тся н е ч асти ц ы , а ко леб лю щ и еся о д н ом ер н ы е стр ун ы , р езо н ан сн ы е ко леб ан и я котор ы х п о ро ж д аю т все элем ен тар н ы е ч асти ц ы и и х ф ун д ам ен тальн ы е сво й ства — м ассу и зар яд , в том ч и сле и ц вето во й : каж д ая элем ен тар н ая ч асти ц а со д ер ж и т вн утр и себ я ко леб лю щ ую ся стр ун у и п о этом у во всех б ез и склю ч ен и я ч асти ц ах н ахо д ятся и м м ан ен тн ы е ко леб лю щ и еся стр ун ы , ви б р ац и и , д ро ж ан и е ко то р ы х о п р ед еляю т и п оро ж д аю т все ф ун д ам ен тальн ы е сво й ства части ц — м ассу и зар яд . Р езо н ан сн ы е ко леб ан и я стр ун ы такж е о п р ед еляю т ко н стан ты взаи м о д ей стви й , си ла ко тор ы х зави си т о т и н тен си вн о сти р езо н ан сн ы х ко леб ан и й стр ун .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
173
173
Е щ е р аз м ы х оти м п о д ч еркн уть ф и ло соф ски й асп ект н ам и р ассм атр и ваем ы х п р о б лем . Ч асти ц ы как тако вы е сущ ествую т п о стольку, п о ско льку во всех н и х п р и сутствую т стр ун ы , котор ы е о п р ед еляю т и х б ы ти й н ы й ф и зи ч ески й статус: н езави си м о от то го , являю тся ли ч асти ц ы ф ер м и о н ам и (т. е. квар кам и и ли леп то н ам и — электро н ам и и ли электр о н н ы м и н ей тр и н о) и ли б о зон ам и (ч асти ц ам и п ер ен о сч и кам и р азн ы х взаи м о д ей стви й — ф о то н ам и , глю о н ам и , кали б р ово ч н ы м и б о зо н ам и и гр ави то н ам и ), и х ф и зи ч еское б ы ти е о п р ед еляет и ор ган и зует и х в и х стр уктур н ы х ц ело стн о стях н е п р о сто струн ы , а стр ун ы ко леб лю щ и еся: р езо н ан сн ы е ко леб ан и я стр ун ы со зд аю т все элем ен тар н ы е ч асти ц ы и и х ф ун д ам ен тальн ы е сво й ства — м ассу и зар яд , в том ч и сле квар ко вы й ц ветово й зар яд . П оэто м у эти р езо н ан сн ы е ко леб ан и я стр ун и о п р ед еляю т ко н стан ты р азн ы х взаи м о д ей стви й — С В , С Л В , Э М В и Г В . Ч асти ц ы р азли ч н ы , а стр ун ы как тако вы е все и д ен ти ч н ы , о д и н аковы е, то ж д ествен н ы е: то ж д ество со зд ает и твори т р азли ч и е — м н о гоо б р ази е и р азн оо б р ази е в м и р е элем ен тар н ы х ч асти ц . Н о как и каки м о б р азо м то ж д ество твор и т р еальн о е ф и зи ч еское р азли ч и е? П о том у ч то это то ж д ество — р еальн о е то ж д ество, а н е ф ор м альн о е: стр ун ы то ж д ествен н ы и вм есте с тем о н и р азли чаю тся п о х ар актер у ко леб ан и й . В се зави си т о т х ар актер а и н тен си вн о сти ко леб ан и й стр ун ы , т. е. о т м од ы ко леб ан и я стр ун ы : м о д а ко леб ан и я стр ун ы — сп о со б и х ар актер ко леб ан и я стр ун ы . К о леб ан и е — это н е б ы ти е стр ун ы , а ее сущ н о сть: сущ н о стью стр ун ы является ко леб ан и е (ви б р ац и я, д ро ж ан и е, о сц и лляц и я). В н е ко леб ан и й , вн е ви б р ац и й н ет стр ун . И м ен н о ви б рац и и , ко леб ан и я стр ун ы все о п р ед еляю т и все со зд аю т и твор ят: ко леб ан и е ест ь суть стр ун ы . В о т как оп и сы вает зам ен у то ч ечн ы х ч асти ц стр ун ам и в кач естве ф ун д ам ен тальн ы х ко м п о н ен то в м и р о зд ан и я авто р зам еч ательн о й кн и ги «Э леган тн ая В селен н ая» Б р ай ан Г р и н , ко то р ы й о тм ечает, ч то эта зам ен а вед ет к д алеко и д ущ и м п о след стви ям . «П ер во е и сам о е главн о е со сто и т в то м , что тео р и я стр ун , п о ви д и м ом у, разр еш ает п ро ти во р еч и е м еж д у о б щ ей тео р и ей отн о си тельн о сти и кван то во й м ех ан и ко й . К ак м ы уви д и м н и ж е, п ро стр ан ствен н ая п ро тяж ен н о сть стр ун является н овы м клю ч евы м звен ом , п озво ляю щ и м со зд ать ед и н у ю гарм о н и ч н ую си стем у, о б ъ ед и н яю щ ую о б е тео р и и . В о -втор ы х, тео р и я струн д ей стви тельн о п р ед ставляет о б ъ ед и н яю щ ую теор и ю , п о ско льку в н ей все вещ ество и все взаи м о д ей стви я о б язан ы сво и м п ро и схож д ен и ем од н о й ф ун д ам ен тальн о й вели чи н о й — ко леб лю щ ей ся стр ун о й . Н ако н ец , — п р о д о лж ает Б р ай ан Г ри н , — как б уд ет п о казан о б олее п о д р о б н о в п о след ую щ и х главах , п о м и м о эти х б лестящ и х д о сти ж ен и й , теор и я стр ун ещ е р аз р ад и кальн о и зм ен яет н аш и п р ед ставлен и я о п р о стр ан стве-вр ем ен и » (Г ри н Б . Э леган тн ая В селен н ая. М .: У Р С С , 2 004 . С . 9 6). И з эти х вы сказы ван и й авто р а вели ко леп н о й кн и ги п о глуб и н е р ассм атр и ваем ы х и м сло ж н ей ш и х п ро б лем и д о ступ н о сти (б ез д етальн ы х м атем ати ч ески х вы клад ок и тех н и ч ески х п о д ро б н о стей ) и зло ж ен и я и х , Б р ай ан а Г р и н а, м ы о тм ети м то лько тр и м ом ен та: 1. Т еор и я суп ерстр ун Б . Г р и н о м р ассм атр и вается как о ко н ч ательн ая тео р и я, зако н ы ко то ро й н е треб ую т о б ъ ясн ен и я д р уги м и , б о лее глуб оки м и зако н ам и п р и ро д ы : о н а является п о след н ей о ко н ч ательн о й теор и ей , о б ъ ясн яю щ ей все ви д ы м атер и и и все си лы взаи м о д ей стви й в п р и р од е. 2. О д н ако п о зи ц и я Б р ай ан а Г р и н а о тли ч ается в это м во п ро се о т п о зи ц и и Н об елевско го лаур еата С ти вен а В ай н б ерга, ко то р ую он о тстаи вает в сво ей кн и ге «М еч ты о б о ко н ч ательн о й теор и и »: п о зи ц и я Б р ай ан а Г р и н а н е так катего р и ч н а и о д н озн ач н а, как п о зи ц и я С ти вен а В ай н б ер га. С . В ай н б ер г, как уб еж д ен н ы й р ед укц и о н и ст, сч и тает, ч то сущ ествует око н ч ательн ая теор и я, зако н ы ко торо й н е тр еб ую т
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
174
174
о б ъ ясн ен и я д р уги м и , б олее глуб о ки м и зако н ам и п р и р о д ы : ед и н ствен н ы м п р етен д ен том н а р о ль это й о ко н ч ательн о й теор и и является тео р и я суп е р стр ун . П р и этом С . В ай н б ер г д о б авляет, ч то п р о б лески око н ч ательн о й тео р и и в ви д е р азр аб аты ваем о й н ы н е тео р и и суп ерстр ун ви д н ы : зако н ы тео р и и суп ер стр ун п р ед ставляю т со б о й п о след н и е, о ко н ч ательн ы е зако н ы п р и ро д ы , н е тр еб ую щ и е и х о б ъ ясн ен и я б о лее глуб о ки м и зако н ам и . Ч то касается Б р ай ан а Г р и н а, то его п ози ц и я н е так катего р и ч н а и н еп р и м и р и м а, как п о зи ц и я С ти вен а В ай н б ер га. Б р ай ан Г р и н п о д хо д и т к во п ро су о б о ко н ч ательн о й теор и и о закон ах п р и р о д ы б о лее м ягко и тер п и м о , т. е. его п о зи ц и я б о лее то лер ан тн а: теор и я суп ерстр ун ещ е н е м о ж ет п р етен д о вать н а р о ль «теор и и всего сущ его » («В С »). О н а м о ж ет стать со вр ем ен ем тако й «теор и ей всего сущ его », н о м о ж ет случ и ться так, ч то н а см ен у тео р и и суп ер стр ун п ри д ет д р угая, б о лее глуб о кая, всеох ваты ваю щ ая тео р и я. Н ам , б езусло вн о, в ф и ло со ф ско м р акур се б о лее и м п о н и р ует то лер ан тн ая п о зи ц и я авто р а п р ево схо д н о й во всех о тн ош ен и ях , о соб ен н о в ф и ло со ф ско м , кн и ги «Э леган тн ая В селен н ая». 3 . В о п ро с о ко н ч ательн о й теор и и п о сущ еству есть во п ро с ф и ло со ф ски й в д вух о тн ош ен и ях : н аш е зн ан и е о В селен н о й в ее м акр о - и м и кр ом и р ах является ли п о лн о ц ен н ы м и аб со лю тн ы м и ли н еп о лн ы м и н ео ко н чательн ы м ? П уть п р о гр есса н ауки тер н и ст: н и кто н а это т ф и ло со ф ски й во п ро с н е м о ж ет о твети ть о д н о зн ач н о и катего р и ч ески . (К то м о г п о д ум ать 5 0 -6 0 лет том у н азад о К Х Д , электро слаб ой теор и и , стан д ар тн о й м од ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и ли о ч ер н ы х д ы р ах (звезд н ы х и сверх м асси вн ы х в яд р ах акти вн ы х галакти к) и т. д . 10 лет то м у н азад н и кто н е зн ал о сущ ество ван и и ко см и ч еско го вакуум а как си лы ан ти гр ави тац и и , ан ти тяго тен и я, тем н ы м п ятн ом д ля н ас все ещ е о стается «тем н о е вещ ество », п р и ро д а ко тор о й о стается н ер азгад ан н ой тай н о й , и т. д . и т. п .) П оэто м у утвер ж д ен и е о то м , ч то теор и я суп ер струн о х ваты вает все ви д ы м атер и и и си лы взаи м о д ей стви й в п р и ро д е и и х о б ъ ясн яет, н е со всем кор р ектн о : он а о хваты вает и о б ъ ясн яет все н ам и звестн ы е и н аб лю д аем ы е ви д ы м атер и и и си лы взаи м о д ей стви й . Н е о зн ач ает ли это , ч то в п р и р од е б о льш е н ет н и каки х д р уги х ви д о в м атер и и и си л взаи м о д ей стви й , ко то р ы е м о гут б ы ть ч ело веч еством п озн ан ы ч ер ез 50100-100 0 лет?! И н ы м и словам и , о гр ан и ч и вается вся н аш а В селен н ая то лько н ам в д ан н ы й м ом ен т вр ем ен и и звестн ы м и и п о зн ан н ы м и ви д ам и м атер и и и си л взаи м о д ей стви й : в н асто ящ и й м ом ен т вр ем ен и б лестящ и е и ф ун д ам ен тальн ы е н ауч н ы е д о сти ж ен и я и о ткр ы ти я ф и зи ки ч асти ц , астро ф и зи ки и ко см о ло ги и — то лько ч асть, ф р агм ен т, «кусо ч ек» б о льш о й В селен н о й . Н ам п р ед ставляется и н тер есн ы м и ф и ло со ф ски п ло д отво р н ы м утвер ж д ен и е автор а «Э леган тн о й В селен н о й » Б . Г р и н а, ан али зи р ую щ его х ао ти ч ескую ко см о ло ги ю А н д р ея Л и н д е, ко тор ы й р аб о тает в н асто ящ ее вр ем я в С тэн ф о р д ско м ун и вер си тете С Ш А . С о гласн о х ао ти ч еско й ко см о ло ги и Л и н д е, сущ ествует н е о д н а н аш а В селен н ая, а б еско н ечн о е м н о ж ество м ульти -вселен н ы х , о б ъ ед и н ен н ы х в М егаВ селен н ую . В каж д о й м ульти -вселен н о й сво и зако н ы п р и ро д ы , отли ч н ы е о т зако н ов в д р уги х м ульти -вселен н ы х , и , след овательн о , своя м атер и я, сво и п ро стр ан ство вр ем я и сво и о со б ы е взаи м о д ей стви я: если ж е стан ет во зм о ж н ы м ко н такт с эти м и м ульти -вселен н ы м и , то н аш е п о зн ан и е зако н о в п р и ро д ы н е м о ж ет б ы ть о ко н ч ательн ы м и п о этом у д о сти ж ен и е о ко н ч ательн о й теор и и н ео сущ естви м о. В п р о гр ессе н ауки н ево зм ож н а п о след н яя стан ц и я о стан овки : лю б ая стан ц и я — п р ом еж уто ч н ы й п ун кт о стан о вки .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
175
175
§ 3. А м би ц и озн ость суп ер стр ун н ы х теор и й С уп ер стр ун н ая гр уп п а SO(3 2) и E8 E8 — си м м етр и я кали б ро во ч н ы х п р ео б р азо ван и й как м акси м альн о -р асш и р ен н ая гр уп п а си м м етр и и кали б р о во ч н ы х п р ео б р азо ван и й , п о д гр уп п ой ко то ро й являю тся н е то лько стан д ар тн ая м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц — SU(5) и суп ер теор и я Я н га— М и ллса, н о и суп ер си м м етр и я и суп ер гр ави тац и я. П оэто м у гр уп п а Г р и н а— Ш вар ц а SO(3 6) и ли Eg E8 как гр уп п а си м м етр и и кали б р ово ч н ы х п р ео б р азован и й — м акси м альн о -р асш и р ен н ая груп п а си м м етр и и . О н а и склю ч и тельн о о б ш и р н ая гр уп п а кали б р о во ч н ы х п р ео б р азо ван и й , ко гд а-ли б о зн ако м ая н ам . С уп ер стр ун н ая теор и я тр еб у ет о тказа от и д еали зи р ован н ы х то ч ечн ы х ч асти ц , вы р аб о тан н ы х ещ е д р евн и м и гр екам и (Д ем о кр и том — Л евки п п ом ) б о лее 2500 лет то м у н азад . Г р ави тац и я д о лж н а б ы ть связан а со всем и д р уги м и ти п ам и взаи м о д ей стви й н а п лан ко вском м асш таб е т рl = 1019Г эВ , ч то соо тветствует д ли н е lpl = 10-33 см и вр ем ен и tpl= 10-44 с. П о этом у во зн и кает н ео б хо д и м о сть со зд ан и я кван то во й тео р и и гр ави тац и и . Ч етвер то е со сто и т в то м , ч то суп ер стр ун н ы е тео р и и п ер еп р ы ги ваю т «п усты н ю », гд е п о лн ы м -п о лн о д о лж н ы ки ш м я ки ш еть р азли ч н ы е экзоти ч ески е ч асти ц ы и свер х си лы и х сверх взаи м о д ей стви й : д ля и сслед о ван и я «п усты н и » н ео б х о д и м д есер тр о н р ад и усо м н аш ей галакти ки . А м б и ц и озн о сть суп ер стр ун н ы х тео р и й заклю ч ается ещ е и в то м , ч то стави тся во п ро с о сам ом б ы ти й н ом статусе элем ен тар н ы х ч асти ц . М ы уж е о тм ети ли , ч то стр ун н ая м од ель р азр аб аты валась в связи с ад р о н н о й ф и зи ко й ещ е в 60 -е гг. п рош ло го сто лети я. С уп ер стр ун ы стр оятся в д вух р азли ч аю щ и х ся то п оло ги ях : о д н и стр ун ы — о ткр ы ты е со сво б о д н ы м и ко н ц ам и , а д р уги е — зам кн уты е. С тр ун ы о б лад аю т ещ е вн утр ен н и м и степ ен ям и сво б о д ы . В откр ы ты х струн ах со сво б о д н ы м и ко н ц ам и кван то вы е ч и сла р асп о лагаю тся н а эти х сво б о д н ы х ко н ц ах , а в зам кн уты х стр ун ах кван то вы е ч и сла р азм азан ы п о всей стр ун е. С тр ун ы такж е о б лад аю т вн утр ен н ей ор и ен тац и ей : о н и б ы ваю т ор и ен ти р ован н ы е и н ео р и ен ти р ован н ы е. А взаи м о д ей стви е м еж д у суп ер стр ун ам и о сущ ествляется п утем р азр ы ва стр ун ы и со ед и н ен и я д вух стр ун . Э лем ен тар н ы е ч асти ц ы в суп ер стр ун н ы х м о д елях р ассм атр и ваю тся как кван тово -п о левы е во зб уж д ен и я стр ун , ко то р ы е о б лад аю т вр ащ ен и ем и ви б р ац и ей . К ван то во -п о левы е возб уж д ен и я (вр ащ ен и е и ви б р ац и я) р ассм атр и ваю тся как н аб лю д аем ы е эксп ер и м ен тальн о элем ен тар н ы е ч асти ц ы . В ся «н и зко эн ер гети ч еская ф и зи ка» вклю ч ается в со став суп ер стр ун н о й тео р и и . С уп ер стр ун н ая тео р и я д о лж н а б ы ть си м м етр и ч н о й : о н а си м м етр и ч н а н е в о б ы ч н ы х п ро стр ан ствах , а в п р о стр ан ствах вы сш и х р азм ерн о стей , котор ы е р азр аб аты вали сь К алуц ей — К лей н о м д ля о сущ ествлен и я м еч ты А . Э й н ш тей н а о б о б ъ ед и н ен и и гр ави тац и и и электро м агн ети зм а в 20 -е гг. п р ош ло го века: в н ей си лы и сто лковы вали сь как п р о стр ан ства вы сш и х р азм ер н о стей д ля о б ъ ед и н ен и я электро м агн ети зм а и гр ави тац и и н а ч и сто геом етр и ч еско й о сн о ве. В сво ей теори и Г р и н и Ш вар ц р ассм атри ваю т п р о стран ство 10 и зм ер ен и й : 4 — н аш ч еты р ехм ер н ы й р еальн ы й м и р — и 6 ком п акти ф и ц и р о ван н ы х разм ер н о стей , т. е. н еви д и м ы х и н ен аб лю д аем ы х . П р и р од а суп ер стр ун п ро является н а эн ер ги ях вы ш е м асш таб а П лан ка: mpl = 19 10 Г эВ , lр l = 10-33 см , tр l = 10-44 с.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
176
176
К ван то вая теор и я и О Т О воп ло щ аю т всю сум м у ч еловеч ески х зн ан и й о п р и р о д е В селен н о й : ош елом ляю щ и й д и ап азо н п о зн ан и я н ам и м и р а в 4 5 п ор яд ках. В м и кро м и р е д и ап азо н п о зн ан и я д о сти гает 1 0 -17см , а в К осм о се — 10 см . К али б р о во ч н ая гр уп п а си м м етр и и кали б р овоч н ы х п р ео б р азо ван и й Г р и н а — Ш вар ц а вклю ч ает E8 E8, суп ер теор и ю Я н га— М и ллса, О Т О , суп ер гр ави тац и ю и стан д ар тн ую м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц .
Р и с. 1.29
К али б р о во ч н ая тео р и я как ед и н о е и сво б од н о е о т ан о м али й и р асхо д и м о стей — о п и сан и е кван то во й гр ави тац и и . Э то р ево лю ц и о н н ы й п р о ры в в р азви ти и со вр ем ен н ой ф и зи ки то ч еч н ы х ч асти ц . С м ен а то ч ечн о й ф и зи ки суп ер стр ун н о й ф и зи ко й — р ево лю ц и я п ер ех од а о т ф и ло со ф и и то ч еч н о й к суп ер стр ун н о й ф и ло со ф и и : есть о ко н ч ан и е эр ы то ч еч н о й ф и ло со ф и и в ф и зи ке и н ач ало н ово й эр ы суп ер стр ун н ой ф и ло со ф и и в ф и зи ке ч асти ц . К вар ки и и х суп ер п ар тн еры в суп ер си м м етр и и р ассм атр и ваю тся как то ч еч н ы е ч асти ц ы . С уп ер си м м етр и я есть теор и я, п о зво ляю щ ая о б ъ ясн и ть и п о н ять то ч ечн ы е ч асти ц ы с п о м ощ ью то чеч н ы х суп ерч асти ц : то ч еч н ы е ч асти ц ы о б ъ ясн яю тся с п о м о щ ью суп ер си м м етр и ч н ы х суп ер п ар тн еро в. В кван тово й гр ави тац и и такж е гр ави тац и я и сто лковы вается и р ассм атр и вается как взаи м о д ей стви е м еж д у гр ави то н ам и как то ч еч н ы м и ч асти ц ам и . С уп ер си м м етр и я вклю ч ает в себ я суп ер гр ави тац и ю как п о д м н о ж ество : в суп ер си м м етри и гр ави то н и м еет суп ер п ар тн ер а — гр ави ти н о . Г р ави ти н о как суп ер п ар тн ер гр ави то н а есть то ч еч н ая ч асти ц а. П о этом у п р о и сх од и т то ж е сам о е — с п о м о щ ью то чеч н ы х ч асти ц о б ъ ясн и ть и п о н ять те ж е то ч еч н ы е ч асти ц ы : в этом суть суп ер си м м етри и и суп ер гр ави тац и и . К ван то вая тео р и я п о ля как тео р и я Я н га— М и ллса ло кальн о й си м м етр и и связы вает точ еч н ы е ч асти ц ы с п ро стр ан ство м -врем ен ем п ар ам етр ам и ж естко . В н утр ен н и е степ ен и сво б о д ы ч асти ц ы связан ы с вн еш н и м и п р о стр ан ствен н о вр ем ен н ы м и степ ен ям и своб о д ы . Т о ч еч н ы е ч асти ц ы связан ы ж естко с п р и н ц и п о м п р и ч и н н о сти , ло кальн о сти , н еп р ер ы вн о сти , ун и тар н о сти . С лед о вательн о , н ео б хо д и м о тказ от вс ех п о ч и таем ы х п о стулато в п р и ро д ы . П оэто м у суп ер струн н ая тео р и я д о лж н а вклю ч ать в себ я всю «н и зко эн ер гети ч ескую ф и зи ку»: эн ер ги и н и ж е 10 15Г эВ . Л о кальн ая кван то вая теори я, о п ер и р ую щ ая то ч еч н ы м и ч асти ц ам и , со д ер ж и т р асхо д и м о сти н а эн ер ги ях вы ш е т рl = 1019Г эВ . В о об щ е след ует о тм ети ть (это важ н о д ля
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
177
177
ф и ло со ф и и ), ч то о тказ от и д еали зи р ован н ы х то ч еч н ы х ч асти ц н ео б хо д и м о п р ави льн о ф и ло со ф ски и сто лковать: 1) о тказ о зн ач ает о тказ о т то чеч н ы х ч асти ц как элем ен тарн ы х о б ъ ектов; 2) о тказ о зн ач ает о тказ о т р ассм о тр ен н ы х то ч еч н ы х ч асти ц н а о сн ове ло кальн о й кали б р ово ч н ой си м м етр и и (т. е. о т п ро стран ствен н о -вр ем ен н о й то ч ки к то ч ке); 3) ф и зи ч ескую р еальн о сть н е о б язательн о р ассм атр и вать в ви д е точ еч н ы х ч асти ц , взаи м о д ей ствую щ и х ло кальн о о т о д н о й п р остр ан ствен н о -вр ем ен н о й то ч ки к д р уго й точ ке: это о зн ач ает, ч то в суп ер стр ун н о й теор и и ф и зи ч еская р еальн о сть н е п о д ч и н яется теор и и Я н га— М и ллса, б лаго д аря котор о й то ч еч н ая ф и зи ка, т. е. кван то вая локальн ая теори я, д о б и лась н есо м н ен н ы х и б лестящ и х усп ех о в; р ечь и д ет о б о тказе о т о д н о го и з ф ун д ам ен тальн ы х п р и н ц и п о в м и ро п о н и м ан и я, т. е. о т то ч еч н о го м и р о п о н и м ан и я (о т то ч еч н о й ф и ло со ф и и ). В о зро ж д ен и е и сслед о вательско го и н тер еса к стр ун ам н ач ало сь в 19 84 г., ко гд а Г р и н и Ш вар ц сф о рм ули р овали суп ерстр ун н ую тео р и ю в 1 0 и зм ер ен и ях — с п о м о щ ью гр уп п вн утр ен н ей си м м етр и и SO(32 ) и E8 E8 : 1. Г р уп п а вн утрен н ей си м м етр и и Е 8 вклю ч ает в себ я всю «н и зко эн ер гети ч ескую ф и зи ку», т. е. всю ф и зи ку н и ж е эн ер ги й 1 0 15Г эВ . С лед овательн о , Eg вклю ч ает всю стан д ар тн ую м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц SU(5) в кач естве п о д гр уп п ы . 2. Д р угая гр уп п а Е 8 п р ед ставляет со б о й гр ави тац и о н н ы е взаи м од ей стви я в н аш ей В селен н о й . К ван то вая тео р и я гр ави тац и и — то ч ечн ая, ло кальн ая теор и я взаи м о д ей стви я м еж д у гр ави тац и о н н ы м и то ч еч н ы м и ч асти ц ам и . В суп ер стр ун н о й тео р и и гр ави тац и я р ассм атр и вается как о б м ен м еж д у зам кн уты м и стр ун ам и . П оэто м у если у гр ави то н а о б н ар уж и тся, д ей стви тельн о , суп ер п ар тн ер — гр ави ти н о , то эта суп ер си м м етр и чн ая ч асти ц а м о ж ет п р етен д о вать н а ро ль «тем н о й м атер и и »: и гр ави то н , и гр ави ти н о как суп ер п ар тн еры есть ч асти ц ы то ч еч н ы е, ко тор ы е д о лж н ы п о д ч и н яться всем кван то вы м кали б р ово ч н ы м и ло кальн ы м зако н ам тео р и и Я н га— М и ллса; в суп ер стр ун н ой тео р и и то ч еч н ы е ч асти ц ы суть во зб уж д ен и я стр ун : о н и о б р азую тся и взаи м о д ей ствую т п утем р азр ы ва стр ун и о б ъ ед и н ен и я д вух стр ун . О д н и м сло вом , как все и звестн ы е элем ен тар н ы е ч асти ц ы (квар ки , леп то н ы и д р уги е), так и гр ави то н ы и и х суп ер си м м етр и ч н ы е суп ер п ар тн еры гр ави ти н о суть во зб уж д ен и я стр ун : во зб уж д ен и я — кван то во -м ех ан и ч ески е вр ащ ен и я, ви б р ац и и , р езо н ан сы . Т о ч еч н ы е ч асти ц ы суть во зб уж д ен и я стр ун . В это м со сто и т ф и ло со ф и я суп ер стр ун н ой ф и зи ки . С тр ун а ф ун д ам ен тальн а: о д и н о б ъ ект ген ер и р ует м н о ж ество элем ен тар н ы х ч асти ц .
Р и с. 1.30 1 . Г р ави тац и я у Н ью то н а р ассм атр и вается как си ла, п ер ед аю щ аяся м гн о вен н о н а р ассто ян и и :
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
178
178
2 . А у Э й н ш тей н а гр ави тац и я р ассм атр и вается как кр и ви зн а п р о стр ан ствен н о вр ем ен н о го м н о го об р ази я:
Р и с. 1.31
3 . В теор и и кван то во й гр ави тац и и р ассм атр и вается грави тац и я как взаи м о д ей стви е м еж д у гр ави то н ам и как то ч еч н ы м и ч асти ц ам и . П р и б авляется теп ер ь к эй н ш тей н овско м у п о н и м ан и ю гр ави тац и и :
Р и с. 1.32
4 . В суп ер струн н о й теор и и гр ави тац и я р ассм атр и вается как об м ен м еж д у зам кн уты м и стр ун ам и :
Р и с. 1.33
М ы р ассм о трели тео р и и В ели ко го об ъ ед и н ен и я — м и н и м альн ая м о д ель — (SU(5)) и суп ер си м м етр и я: эти тео р ети ч ески е м о д ели и м ею т сво и п р еи м ущ ества и н ед о статки . М ы н е б уд ем и х п ер еч и слять: сам ы м б о льш и м н ед о статком К Х Д является ко н ф ай н м ен т (квар ков н и кто н е ви д ел), а д ля суп ер си м м етр и и главн ы м н ед о статко м является о тсутстви е эксп ер и м ен тальн ы х ф актов, п о д твер ж д аю щ и х суп ер си м м етри ч н ы е м од ели . О д н ако н е эти со б ы ти я вы звали к во звращ ен и ю суп ер стр ун н ы е м од ели , ко тор ы е акти вн о и и н тен си вн о р азр аб аты вали сь ф и зи кам и в связи с ад ро н н о й ф и зи ко й в 6 0 гг. п р ош ло го века, — т. е. с п ро б лем о й ко н ф ай н м ен та.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
179
179
С ущ ествует главн ая ф ун д ам ен тальн ая п р об лем а ф и ло со ф и и ед и н ого о п и сан и я всего . Э та ф и ло со ф ская п ро б лем а ко н крети зи р уется в н ео б хо д и м о сти о б ъ ед и н ен и я д вух вели ки х ф и зи ч ески х тео р и й Х Х в. — кван то во й м ех ан и ки и О Т О Э й н ш тей н а — н а ед и н о й теор ети ч еско й о сн о ве. П ар ад о ксальн о , н о ф акт о стается ф ак то м : кван то вая тео р и я и теор и я о тн о си тельн ости (О Т О ) вм есте д аю т н ам всю сум м у ч ело веч ески х зн ан и й о м и р е м и кро ч асти ц и В селен н о й , т. е. о п р и ро д е, о д н ако он и р азви вали сь и зо ли р ован н о , н и ко гд а и н и гд е н е п ер есекаясь д р уг с д р уго м . К ак б уд то в п р и ро д е, о тм е ч ает М . К аку в сво ей кн и ге «В вед ен и е в теор и ю стр ун », сущ ествую т д ва ум а: о д и н п о зн ает м и кро м и р , а д р уго й — В селен н ую в ц елом . К ван то вая тео р и я д об и лась б ли стательн ы х усп ех ов в п о зн ан и и м ало го во В селен н о й , а О Т О — б о льш о го в н ей . О б щ ая теор и я о тн о си тельн о сти , со твор ен н ая ген и ем о д н о го ч еловека, — ед и н ствен н ая теор и я о В селен н о й в ц елом : о н а о п и сы вает кр асоту м и р а и со вер ш ен ство его стр о ен и я и стр уктур н о й ор ган и зац и и . П о ка н ет ф и зи ч еско й теор и и , сп о со б н о й ко н кур и ро вать в п о зн ан и и сам оор ган и зац и и В селен н о й в ее кр уп н о зер н и сты х и кр уп н о м асш таб н ы х о б р азо ван и ях (звезд ы , галакти ки , ско п лен и я, сверх ско п лен и я): о н а д ает н ам ц ело стн о е зн ан и е о б эво лю ц и и В селен н о й , ф акти ч ески ц ело стн о е ф и лосо ф ско е м и ро п о н и м ан и е о В селен н о й , ее р о ж д ен и и , эво лю ц и и и д альн ей ш ей суд ьб е: О Т О , как о тм еч аю т сп ец и али сты , — сам ая и зящ н ая и сам ая стро гая м атем ати ч ески -ф и зи ч еская теор и я, ко гд а-ли б о со твор ен н ая чело веч ески м ген и ем . Н е м ен ее краси вая и и зящ н ая ф и зи ко -м атем ати ч еская тео р и я — кван то вая м ех ан и ка (кван то вая тео р и я п о ля): о н а д ает н ам во зм о ж н о сть п ро н и кн уть в сам ы е ф ун д ам ен тальн ы е и глуб о ки е сло и стро ен и я и стр уктур ы м атер и и . К ван то вая теор и я п о ля д ает н ам во зм о ж н о сть п о зн ать и и сслед о вать сам ы е глуб и н н ы е о сн о ван и я н аш его м и ро зд ан и я: в ко см о се м ы п р о н и кли д о 10 28см , а в м и кро м и р е — д о 10-17см . Т аки м о б р азом , д ве вели ки е теор и и Х Х в. — кван то вая теор и я п о ля и О Т О — д аю т вм есте сум м у н аш его зн ан и я о м и р е в 4 5 п о ряд ках : это вели ко е д о сти ж ен и е ч ело веч еско й м ы сли . О д н ако это зн ан и е о м и р е н е есть ед и н о е зн ан и е о н ем : ф и ло со ф ско е зн ан и е о м и р е н е м о ж ет б ы ть сум м ой о м и р е, а ц ело стн о е ед и н о е зн ан и е. О д н о во всем и все в о д н ом . Н ельзя сказать, ч то н е б ы ло п о п ы то к о б ъ ед и н ен и я кван то во й тео р и и п о ля и О Т О : и х б ы ло м н о ж ество , н о все эти п о п ы тки вд р еб езги р азб и вали сь о б , казало сь, н еп р ео д о ли м ы е тр уд н о сти п о стро ен и я од н о й тео р и и всего сущ его. О сн о вн ы м и тр уд н о стям и О Т О Э й н ш тей н а б ы ли : 1. В се р еш ен и я о б щ и х уравн ен и й О Т О Э й н ш тей н а н еи зб еж н о п р и во д ят к си н гуляр н о й то ч ке, гд е зако н ы О Т О стан о вятся н еп р и м ен яем ы м и (м ы о б этом узн аем , ко гд а б уд ем р ассм атр и вать п ро б лем у ч ер н ы х д ы р ). 2. Б ез кван то во й гр ави тац и и (т. е. О Т О ) совер ш ен н о б ессм ы слен н о стави ть во п р о с об о б ъ ед и н ен и и кван то во й тео р и и и О Т О . О д н ако , как о тм еч ает М . К аку, н аи вн ая вер а в во зм о ж н о сти кван то ван и я О Т О всегд а ко н ч алась п р овалом . 3. В се кван то вы е теор и и о б элем ен тар н ы х ч асти ц ах, как м ы п оказали вы ш е, о сн о ван ы н а кали б р овоч н о й теор и и , ф ун д ам ен тальн ы м д о сти ж ен и ем ко тор ой является п ер ен о рм и ро вка, т. е. во зм о ж н о сть устр ан и ть б еско н еч н ы е р асхо д и м о сти : н еп ер ен ор м и руем ая тео р и я в п р и н ц и п е н е п р овер яем а, а О Т О — теор и я н еп ер ен ор м и руем ая.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
180
180
К ван то вая тео р и я п о ля д ости гла б лестящ и х и вн уш и тельн ы х усп ех ов н а п ути п о стро ен и я кали б р ово ч н ы х кван то вы х теор и й ч асти ц и си л и х взаи м о д ей стви й : п о стро ен ы кали б р ово ч н ы е тео р и и электр о слаб ы х взаи м од ей стви й , К Х Д и стан д ар тн ая м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц — Н есм о тр я н а о гро м н ы е усп ех и в п о стро ен и и кали б р о во ч н ы х кван товы х теор и й ч асти ц и си л и х взаи м о д ей стви й , в стор о н е о стали сь о сн овн ы е тр уд н о сти теор и и В ели ко го о б ъ ед и н ен и я. Н а п ути о б ъ ед и н ен и я теор и й всего сущ его и м ею тся , как о тм еч ает М . К аку, п о ч и таем ы е п р ед ставлен и я о п р и ро д е, вы р аб о тан н ы е н а п р о тяж ен и и всей и стори и ф и ло со ф и и и н ауки . О н и след ую щ и е: 1) 2) 3) 4) 5)
н еп р ер ы вн о сть; п р и ч и н н о сть; ун и тар н о сть; ло кальн о сть; то ч еч н ы е ч асти ц ы .
М . К аку сч и тает, ч то н ео б х о д и м о отказаться о т о д н о го и ли н еско льки х п о ч и таем ы х п р ед ставлен и й о п р и ро д е, сф орм ули ро ван н ы х н а ур о вн е зд р аво го см ы сла. С ам ы м б езб олезн ен н ы м счи тает М . К аку о тказ о т и д ео ло ги и и д еали зи р о ван н ы х то ч еч н ы х ч асти ц : о тказ от и д еали зи р ован н ы х точ еч н ы х ч асти ц д ля п о стр о ен и я суп ер стр ун н ы х м о д елей н е н ан о си т н и како го вр ед а н и кван то во й теор и и п о ля, н и О ТО . К лю ч ом к о б ъ ед и н ен и ю кван то во й теори и п о ля и О Т О является кали б р о во ч н ая си м м етр и я, т. е. гр уп п а кали б ро во ч н ы х п рео б р азован и й . К ак м ы п о казали , все кван то вы е тео р и и ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц являю тся кали б р ово ч н ы м и тео р и ям и , ф ун д ам ен тальн ы м и д о сти ж ен и ям и ко то р ы х являю тся п ер ен ор м и р овка, о тсутстви е ан о м али й и р асх од и м о стей , гр уп п а си м м етри и , б езм ассо вы е кали б р ово ч н ы е б о зо н ы и д р уги е тр еб о ван и я. В се п о п ы тки связать гр ави тац и ю с ф и зи кой элем ен тарн ы х ч асти ц о б ескур аж и ваю щ е р азб и вали сь вд р еб езги и з-за н ево зм о ж н о сти устр ан и ть б еско н еч н о сти (р асхо д и м ости ). И м ен н о п о это м у все п о п ы тки п о стро ен и я кван тово й теор и и гр ави тац и и н еи зм ен н о о казы вали сь б езусп еш н ы м и : б ез об ъ ед и н ен и я гр ави тац и и со всем и д р у ги м и си лам и взаи м о д ей стви й — С Л В , Э М В и С Ц В — аб со лю тн о и склю ч ен о со зд ан и е ед и н о й тео р и и всего сущ его . Н асто ятельн ая н ео б х о д и м о сть со зд ан и я кван то во й теор и и гр ави тац и и вы зы вается в суп ер стр ун н ы х м о д елях тем , ч то в суп ер стр ун н ы х м од елях и сслед уется ф и зи ч еская р еальн о сть в п лан о вски х м асш таб ах м ассы , д ли н ы и вр ем ен и :
ко гд а о б язательн ы м тр еб ован и ем является уч ет гр ави тац и о н н ы х эф ф екто в. П оэтом у ф и зи ки и ко см о ло ги возлагаю т б о льш и е н ад еж д ы н а тео р и ю суп ер стр ун , гд е во зм о ж -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
181
181
н о устр ан ен и е всех б еско н еч н ы х р асх од и м о стей : теор и я суп ер стр ун является м акси м альн о р асш и р ен н о й и о б ш и р н о й гр уп п о й кали б р ово ч н ы х п р ео б р азован и й . В се гр уп п ы си м м етр и и кали б р овоч н ы х п р еоб р азо ван и й , н а ко то р ы х п о стро ен ы все кван то вы е кали б ро во ч н ы е теор и и п оля, узки и н ед о стато ч н о о б ш и р н ы , п оэтом у в р ам ках эти х узки х гр уп п кали б р ово ч н ы х п р ео б р азован и й н ельзя б ы ло устр ан и ть р асхо д и м о сти : о д н о й и з гл авн ы х ц елей п о стро ен и я суп ер стр ун н о й кали б р о во ч н о й теор и и является р еш ен и е п р о б лем ы п ер ен ор м и ро вки . А б ез р еш ен и я п ро б лем ы п ер ен ор м и р овки , т. е. устр ан ен и я б еско н еч н о стей (р асхо д и м о стей ), н ево зм о ж н о о б ъ ед и н ен и е гр ави тац и и с о стальн ы м и ти п ам и си л ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — С Л В , Э М В и С Ц В (си льн ы е ц ветн ы е взаи м о д ей стви я). Е стествен н о, зд есь встает во п ро с: а как во зм о ж н о это сд елать? В ч ем ж е со сто и т о сн о вн ая и д ео ло ги я стр ун н о й м од ели ? О н а заклю ч ается в п о ро ж д ен и и стр ун о й то ч еч н о й ч асти ц ы : то ч ечн ы е ч асти ц ы есть струн н ы е п о ро ж д ен и я. И так, как п р и и сслед о ван и и ко см и ч еско го о б ъ екта ч ер н о й д ы р ы , так и м и кро м и р а в п лан ко вском м асш таб е, д и ктуется н асто ятельн ая н ео б хо д и м ость о б ъ ед и н ен и я кван то во й теор и и п о ля и О Т О н а н о во й , ед и н о й и д ей н о -теор ети ч еско й о сн о ве: это т си н тез н е м ож ет б ы ть м ех ан и ч ески м . К ан д и д ато м н а р о ль ед и н ой и д ей н о -тео р ети ч еско й о сн о вы о б ъ ед и н ен и я кван то во й теор и и п оля и гр ави тац и и вы ступ и ла и вы ступ ает суп ер стр ун н ая теор и я, ко то рая н и в коей м ер е н е о твергает н ач и сто сво и х п р ед ш ествен н и ц (стан д ар тн ая м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , теор и я В ели ко го о б ъ ед и н ен и я, суп ер си м м етр и я и суп ер гр ави тац и я, суп ер тео р и я Я н га— М и ллса, тео р и я К алуц ы — К лей н а и т. д .), а н ао б о ро т, суп ерстр ун н ая тео ри я вклю ч ает и х в себ я в кач естве п о д м н о ж еств: все кван то вы е и кали б р ово ч н ы е теор и и ч асти ц и си л вы ступ аю т п о д гр уп п ам и м акси м альн о расш и р ен н о й и об ш и р н о й суп ер гр уп п ы суп ер стр ун н о й теор и и . П о ч ем у? П о том у ч то суп ер си м м етр и я суп ер стр ун н ой гр уп п ы тео р и и д о лж н а так и ли и н ач е н ар уш аться, ч тоб ы себ я о п р авд ать в ф ен о м ен о ло ги и элем ен тар н ы х ч асти ц п р и н и зки х эн ер ги ях со вр ем ен н ы х эксп ер и м ен тальн ы х ускор и телей : во п ро с о д и н ам и ч еско й р ед укц и и суп ер стр ун н о й теор и и к ф ен ом ен о ло ги и ч асти ц и си л о чен ь сло ж ен и тр уд ен .
§4. Ф и л ософ и я суп ер стр ун н ой теор и и М ы уж е о тм ети ли , ч то струн н ая м о д ель р азр аб аты валась уж е в 60 -е г. Х Х в. д ля о б ъ ясн ен и я ад ро н н о й ф и зи ки , т. е. п ро б лем ы ко н ф ай н м ен та и аси м п то ти ч еско й сво б о д ы . О д н ако в связи с о гро м н ы м усп ех ом в р азви ти и стан д ар тн ой м од ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц р азр аб о тка стр ун н ы х м о д елей б ы ла п р и о стан о влен а: о н и б ы ли п о ч ти заб ы ты . В о зро ж д ен и е и н тер еса к стр ун н ы м м од елям п ро и зош ло в 1 984 г., ко гд а Г р и н и Ш вар ц сф о рм ули р о вали суп ер стр ун н ую теор и ю в 10 и зм ер ен и ях с п о м ощ ью груп п вн утр ен н ей си м м етр и и SO(32) и Е 8 Е 8: эти груп п ы вн утр ен н ей си м м етр и и п р ед ставляю т со б о й м акси м альн о -р асш и р ен н ы е и и склю ч и тельн о -об ш и р н ы е гр уп п ы , ко то р ы е вклю ч аю т в себ я все н ам и р ассм о тр ен н ы е гр уп п ы (SU(5), SO(10) и д р уги е) в кач естве п о д гр уп п . А М . К аку в сво ей кн и ге «В вед ен и е в теор и ю суп ер стр ун » д аж е о тм еч ает, ч то суп ер стр ун н ая гр уп п а кали б ро во чн ы х п р ео б р азо ван и й является ед и н ствен н о всео хваты ваю щ ей гр уп п о й , вклю ч аю щ ей всю «н и зко эн ер гети ч ескую ф и зи ку» (т. с. н и ж е эн ер ги и 1015Г эВ ) в качестве п од м н ож ества.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
182
182
В сам ом д еле, как м ы уж е о тм еч али , стан д ар тн ая м од ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц SU(5) сп р авед ли ва п р и эн ер ги ях 10 15Г эВ , а суп ер стр ун н ая теор и я — д аж е п р и эн ер ги ях 1 0 19Г эВ , т. е. в п лан ко вско м м асш таб е mр1 = 1019Г эВ , со д ерж и т р асхо д и м о сти (б еско н еч н о сти ). С ущ ество ван и е и х д аж е п р и п лан ко вско м м асш таб е mpl=1019Г эВ п о казы вает н асто ятельн ую н ео б х од и м о сть связи гр ави тац и и с о стальн ы м и си лам и взаи м о д ей стви й — Э М В , С Л В и С Ц В : п р и п лан ко вском м асш таб е т р l = 1019Г эВ и за его п р ед елам и н аступ ает о б ъ екти вн ая н ео б х од и м о сть вн утр ен н ей и о р ган и ч еско й связи всех ч еты р ех ти п о в ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — Э М В , С Л В , С Ц В и Г В . О д н ако ч тоб ы суп ер стр ун н ая теор и я б ы ла кали б р ово ч н о й , т. е. ли ш ен н ой р асхо д и м о стей , ко гер ен тн ой , т. е. вн утр ен н е сам о со гласо ван н о й , и п р оверяем о й , т. е. вер и ф и ц и р уем о й , н а уро вн е ф ен о м ен ло ги и элем ен тарн ы х ч асти ц , н ео б х о д и м п р еж д е всего о тказ от о д н о го и з п оч и таем ы х п р ед ставлен и й о п р и ро д е В селен н о й , т. е. о тказ о т и д еали зи ро ван н ы х то чеч н ы х ч асти ц , служ и вш и х ф и ло со ф ски м о сн о ван и ем р азви ти я естество зн ан и я воо б щ е и м и р о п о н и м ан и я. Т о лько о тказ о т и д ео ло ги и то ч еч н ы х ч асти ц д аст во зм о ж н о сть п о стро ен и я суп ер стр ун н ой тео р и и (как кали б р ово ч н ой , ко гер ен тн о й и вер и ф и ц и р уем о й н а ур о вн е ф ен о м ен о ло ги и элем ен тар н ы х ч асти ц ). В оп р о с вер и ф и кац и и суп ер стр ун н о й теор и и н а ур овн е ф ен о м ен о ло ги элем ен тарн ы х ч асти ц , как о тм еч аю т М . К аку и авто р ы кн и ги «А стро ф и зи ка элем ен тар н ы х ч асти ц » Г . В . К лай д ер -К лай н гр о тх аус и К . Ц ю б ер, — сам ы й сло ж н ы й и тр уд н ы й : п о ка ж е н е н ай д ен ы сп о со б и м ех ан и зм ы д и н ам и ч еско й р ед укц и и суп ер стр ун н ы х м о д елей к ф ен ом ен о логи и элем ен тар н ы х ч асти ц . И ф и ло со ф ски , и н ауч н о -теорети ч ески п р и ем лем а та теори я, ко тор ая п р оверяем а п утем д и н ам и ч еско й р ед укц и и н ар уш ен и я си м м етр и и н а ур овн е ф ен о м ен оло ги и элем ен тар н ы х ч асти ц , и б о элем ен тарн ы е ч асти ц ы в суп ер струн н ы х м од елях р ассм атр и ваю тся как кван то во -п о левы е во зб уж д ен и я стр ун : стр ун а во зб уж д ается, о н а вр ащ ается и ви б ри р ует, п ор ож д ая эм п и ри ч ески и эксп ер и м ен тальн о н аб лю д аем ы е ч асти ц ы . Т оч еч н ы е ч асти ц ы — возб уж д ен и я стр ун ы , т. е. кван то во п о левы е ф луктуац и и . С уп ер стр ун н ая теор и я д ает н ам ед и н о е ви д ен и е и о п и сан и е п р и р од ы : о н а есть теор и я ед и н ого о б ъ ясн ен и я и п о н и м ан и я м н о го кр асо ч н о го и м н о го сп ектр альн о го м и р а ф ен о м ен о ло ги и элем ен тар н ы х ч асти ц . В суп ер си м м етр и ч н о й теор и и о тн ы н е н е квар ки и леп то н ы и д аж е н е п р ео н ы р ассм атр и ваю тся как ф ун д ам ен тальн ы е, а суп ер стр ун а, ли ш ен н ая то ч еч н о сти элем ен тар н ы х ч асти ц и и х ло кальн ости : суп ер стр ун а как ф ун д ам ен тальн ая ф и зи ч еская р еальн о сть н а уро вн е за п р ед елам и п лан ко вско го м асш таб а т рl = 1019 Г эВ ли ш ен а как то ч еч н о сти , так и ло кальн о сти . «Г р уб о го вор я, — п и ш ет М . К аку в сво ей кн и ге «В вед ен и е в теор и ю суп ер стр ун », — тео р и я суп ер стр ун о б ъ ед и н яет р азли ч н ы е си лы и ч асти ц ы тем ж е сп о со б ом , котор ы м скр и п и ч н ая стр ун а д ает ед и н о е о п и сан и е м узы кальн ы х тон о в. С ам и п о себ е н о ты ля, си , д о и д р . н е являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и , о д н ако, скр и п и ч н ая стр ун а ф ун д ам ен тальн а; од и н ф и зи ч ески й о б ъ ект, м о ж ет об ъ ясн и ть м н о ж ество м узы кальн ы х н о т и д аж е гар м о н и й , ко то р ы е м о ж н о и з н и х п о стро и ть. В есьм а схо д н ы м о б р азом суп ер стр ун ы д аю т ед и н о е оп и сан и е элем ен тар н ы х ч асти ц и си л. Ф акти ч ески м узы ка, со зд аваем ая суп ер стр ун ой , — это си лы и ч асти ц ы , сущ ествую щ и е в м и р е...» (с. 27 ). И так, суп ер стр ун а есть такая ф ун д ам ен тальн ая р еальн о сть, ко тор ая п о ро ж д ает м и р всех элем ен тар н ы х части ц : н е ч асти ц ы и си лы и х взаи м од ей стви й о тн ы н е ф ун д ам ен тальн ы , а суп ер стр ун а, п ор о ж д ен и ям и ко то ро й являю тся ч асти ц ы и си лы , сущ ествую щ и е в п р и р о д е н а ур о вн е ф ен о м ен о ло ги и н и ж е п лан ко вско го м асш таб а м ассы т р l = 1019Г эВ . Е щ е р аз м ы хо ти м п о д ч еркн уть ту м ы сль М . К аку, ч то суп ер стр ун а,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
183
183
как и м узы кальн ая стр ун а со зд ает м узы ку ц ело стн ую и з м узы кальн ы х то н о в, со зд ает и твор и т ч асти ц ы и си лы и х взаи м о д ей стви й : суп ер стр ун а п ор о ж д ает и ч асти ц ы , и си лы . Ч то это озн ач ает в ф и ло со ф ско м р акур се? Э то о зн ач ает, во -п ервы х , элем ен тар н ы е ч асти ц ы , в том ч и сле и квар ки и леп то н ы , ко то р ы е н ам и н а сего д н яш н и й д ен ь р ассм атр и ваю тся как ф ун д ам ен тальн ы е, н е являю тся н и элем ен тар н ы м и , н и ф ун д ам ен тальн ы м и : о н и суть п о ро ж д ен и я суп ер стр ун ы как ф ун д ам ен тальн о й ф и зи ч еско й р еальн ости ; во -вторы х , си лы такж е являю тся п о ро ж д ен и ям и суп ер стр ун ы : суп ер стр ун а как ед и н ая суп ер си ла п о ро ж д ает и р асщ еп ляет эту ед и н ую суп ер си лу н а ч еты р е ти п а взаи м о д ей стви й — Э М В , С Л В , С Ц В и Г В . В -тр етьи х , если так, то и с это й точ ки зрен и я д и ктуется н асто ятельн ая н ео б хо д и м о сть в суп ер стр ун н о й теор и и о б ъ ед и н ен и я всех ч еты р ех ти п о в взаи м о д ей стви й : то ч н ее, о б ъ ед и н ен и я гр ави тац и и с о стальн ы м и тр ем я ти п ам и взаи м о д ей стви й , п о ско льку в стан д ар тн ой м о д ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц SU(5) уж е д о сти гн уто о б ъ ед и н ен и е тр ех си л — электр о слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й . Т аки м о б р азо м , суп ер струн а, как и м узы кальн ая стр ун а, ф ун д ам ен тальн ая ф и зи ч еская реальн о сть, леж ащ ая как суб стац и о н альн ая р еальн о сть в о сн о ве м и р а ф ен о м ен о ло ги и элем ен тарн ы х ч асти ц и си л, со зд ает и твор и т м н о го красо ч н ы й и м н о го гр ан н ы й м и р кр асо ты и п рекр асн о го , вели ч ествен н ого ед и н ства и со вер ш ен ства, котор ы е п роявляю тся в п р и н ц и п ах си м м етр и и и зако н ах сохр ан ен и я п р и ро д ы : суп ер стр ун а есть н еч то о д н о, ед и н о е (Д ао ), а ч асти ц ы и си лы н есут м н о ж ествен н о сть. Р ассм о тр и м в ф и ло со ф ском и сслед о ван и и гр уп п у вн утр ен н ей си м м етр и и Е 8 E8. С р азу ж е о тм ети м , ч то о н а, со ставляю щ ая суп ер си м м етр и ч н ую гр уп п у си м м етр и и , м акси м альн о -р асш и р ен н ая и и склю ч и тельн о о б ш и р н ая гр уп п а, ко гд а-ли б о зн аком ая н ам : суп ер си м м етр и ч н ая гр уп п а — E8 E8 кали б р ово чн ая и сво б о д н ая о т ан ом али й ко н еч н ая и си м м етр и ч н ая гр уп п а. О д н ако эта гр уп п а си м м етр и и суп ер стр ун си м м етр и ч н а н е в о б ы ч н ы х п р о стр ан ствах , а в п ро стр ан ствах вы сш и х р азм ер н о стей : тео р и я п ростр ан ств вы сш и х р азм ер н о стей р азр аб о тан а в 2 0 гг. Х Х в. д вум я уч ен ы м и — К ал уц ей и К лей н о м . П оэто м у эта тео р и я п ро стр ан ств вы сш и х р азм ер н о стей н азы вается тео р и ей К алуц ы — К лей н а: в н ей тр актуется и сто лкован и е си л как п ро стр ан ств вы сш и х р азм ер н о стей д ля о б ъ ед и н ен и я электро м агн ети зм а и гр ави тац и и н а ч и сто геом етр и ч е ско й о сн о ве. Д ля ф и ло со ф ско го и сслед ован и я теор и и К алуц ы — К лей н а важ н о то о б сто ятельство , ч то ф акти ч ески о н а р азр аб аты валась К алуц ей и К лей н о м д ля р еали зац и и Э й н ш тей н о вско й п ро гр ам м ы — м еч ты о б о б ъ ед и н ен и и электро м агн ети зм а и гр ави тац и и н а ч и сто гео м етр и ч еско й о сн о ве. Ч то это озн ач ает? П р еж д е всего м ы о тм ети м , ч то суп ер струн н ая тео р и я вклю ч ает в себ я теор и ю п р о стр ан ств вы сш и х р азм ер н о стей К алуц ы — К лей н а как сво е п о д м н о ж ество : теор и я К алуц ы — К лей н а есть п о д гр уп п а суп ер стр ун н о й гр уп п ы си м м етр и и — E8 E8. К ак м ы уж е отм еч али , суп ер стр ун н ая теор и я вклю ч ает в себ я такж е в кач естве п о д гр уп п стан д ар тн ую м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х части ц как теор и ю о б ъ ед и н ен и я тр ех взаи м од ей стви й — электр о слаб ы х и си льн ы х взаи м од ей стви й (С Ц В ); суп ер си м м етри ю , д о п ускаю щ ую всем элем ен тар н ы м ч асти ц ам суп ер п ар тн ер ов, м еж д у которы м и сущ ествует п о лн ая суп ер си м м етри я, и суп ер гр ави тац и ю как ло кальн ую кван то вую тео ри ю гр ави тац и и как взаи м од ей стви е м еж д у гр ави то н ам и . И так, суп ерстр ун н ая тео р и я, о сн о ван н ая н а м акси м альн о -р асш и р ен н о й и и склю ч и тельн о об ш и р н о й гр уп п е вн утр ен н ей си м м етри и — E8 E8, — во п ло щ ает в себ е в кач естве п о д м н о ж еств:
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
184
184
1) теор и ю п р о стр ан ств вы сш и х р азм ер н о стей К алуц ы — К лей н а; 2) стан д ар тн ую м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц — SU(5); 3) суп ер си м м етри ю и суп ер гр ави тац и ю . • В о -п ер вы х , все эти теор и и м ы вслед за автор ам и кн и ги «А стр о ф и зи ка элем ен тар н ы х ч асти ц » Г . В . К лай д ер -К лай н гр о тх аусо м и К . Ц ю б еро м н азо вем «н и зко эн ер гети ч еско й ф и зи ко й » н и ж е эн ер ги и 1 0 1 Г эВ ; • во -вто р ы х , все эти теор и и являю тся ло кальн ы м и кван то вы м и теор и ям и , о п ер и р ую щ и м и то ч еч н ы м и ч асти ц ам и ; • в-тр етьи х, все ло кальн ы е кван товы е теор и и п о ля, о п ер и р ую щ и е то ч еч н ы м и ч асти ц ам и , н а эн ер ги ях вы ш е п лан ковско го м асш таб а м ассы mpl= 1019Г эВ , со д ер ж ат р асх од и м о сти (б еско н еч н о сти ). З н ач и т, вся «н и зко эн ер гети ч еская ф и зи ка» о стается кали б р о воч н о -сп р авед ли во й тео р и ей н а эн ер ги ях н и ж е 1 0 15Г эВ ; • в-ч етвер ты х , суп ер стр ун н ая теор и я «п ер еп р ы ги вает» «п усты н ю » о т эн ер ги и 1015Г эВ д о эн ер ги и 10 19Г эВ , гд е п о лн ы м -п о лн о , ки ш м я ки ш ат н евед ом ы е н ам ч асти ц ы , п о ля и си лы , вклю ч ая сверх си льн ы е взаи м о д ей стви я; • в-п яты х , в суп ер стр ун н о й тео р и и ф ун д ам ен тальн ы м и являю тся н е квар ки и леп то н ы , а ф ун д ам ен тальн о й является суп ер стр ун а, п ро и зво д ящ ая, как м узы кальн ая стр ун а, весь сп ектр ф ен о м ен о ло ги и элем ен тар н ы х ч асти ц и си л и х взаи м о д ей стви й : о д н а суп ер стр ун а ф ун д ам ен тал ьн а как и сточн и к ген ер ац и и м н о го кр асо ч н о го и м н о го гран н о го м и р а ф ен о м ен о ло ги и элем ен тарн ы х ч асти ц , си л и п о лей и х взаи м о д ей стви й . Г р уп п а вн утрен н ей си м м етр и и суп ер стр ун н о й теор и и Е 8 Е 8 в ц ело м о тр аж ает: 1. E8 о тр аж ает всю «н и зко эн ер гети ч ескую ф и зи ку», т. е. все тр и ти п а взаи м о д ей стви й — электро слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й , заф и кси р ован н ы е и п р ед ставлен н ы е в стан д ар тн о й м од ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц . К ро м е то го, суп ер стр ун н ая теори я во п ло щ ает в себ е суп ерси м м етр и ю как теор и ю (эксп ер и м ен тальн о н е п о д твер ж д ен н ую ) п о лн о й си м м етр и и м еж д у элем ен тар н ы м и ч асти ц ам и и и х суп ер си м м етр и ч н ы м и суп ер п ар тн ер ам и , если тако вы е во о б щ е сущ ествую т в п р и р о д е. 2. А второ е Е 8 п р оявляет себ я в гр ави тац и он н о м взаи м о д ей стви и : с о д н о й стор о н ы , Е 8 как гр уп п а си м м етр и и суп ер стр ун н о й теор и и о тр аж ает гр ави тац и ю как взаи м о д ей стви е н е м еж д у гр ави то н ам и , а как взаи м о д ей стви е м еж д у зам кн уты м и стр ун ам и , а с д р уго й — устан авли вает связь суп ер стр ун н о й гр ави тац и и с о стальн ы м и тр ем я ти п ам и си л взаи м о д ей стви й — электр о слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви я. К аки м о б р азом ? З д есь м ы ви д и м явн о е п р о ти вор еч и е: с о д н о й сторо н ы , Е 8 как груп п а суп ер стр ун н о й тео р и и о тр аж ает н е кван товую теор и ю гр ави тац и и как взаи м о д ей стви е м еж д у гр ави то н ам и как то ч еч н ы м и ч асти ц ам и , а суп ер стр ун н ую гр ави тац и ю как взаи м од ей стви е м еж д у зам кн уты м и стр ун ам и . А с д р уго й стор о н ы , тр и си лы взаи м о д ей стви й — электро слаб ы е и си льн ы е ц ветн ы е си лы , о б ъ ед и н ен н ы е в стан д ар тн о й м о д ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , п р ед ставляю т со б о й н е суп ер стр ун н ы е си лы , а ло кальн ы е кван то вы е кали б р о во ч н ы е си лы , связан н ы е со взаи м о д ей стви ям и точ еч н ы х ч асти ц (квар ки и леп то н ы ). К ак р азр еш и ть эту ан ти н о м и ю м еж д у суп ер стр ун н о й гр ави тац и ей как взаи м о д ей стви ем м еж д у зам кн уты м и стр ун ам и и си лам и то ч еч н ы х взаи м о -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
185
185
д ей стви й м еж д у то ч еч н ы м и ч асти ц ам и ? Э та ан ти н о м и я м о ж ет б ы ть р азр еш ен а с п о м о щ ью тео р и и К алуц ы — К лей н а: си лы д о лж н ы б ы ть и н тер п р ети ро ван ы как п р о стр ан ства вы сш и х р азм ер н о стей , а сам и п ро стр ан ства вы сш и х р азм ер н о стей р ед уц и ро ван ы к суп ер геом етр и и . И так, ч то б ы в суп ер стр ун н о й теори и о б ъ ед и н и ть в се ч еты р е си лы взаи м о д ей стви й — электро слаб ы е, си льн ы е ц ветн ы е и гр ави тац и о н н ы е, — н ео б хо д и м а суп ер гео м етри зац и я п р о стр ан ств вы сш и х р азм ерн о стей , и то гд а во зм о ж н о и осущ ествлен и е о б ъ ед и н ен и я всех ч еты р ех си л в суп ер си лу н а эн ер ги ях п лан ко вско го м асш таб а mpl = 1019 Г эВ . П о этом у м ы вы ш е п и сали , ч то суп ер стр ун н ая теор и я является кали б ро во чн о й и сво б о д н о й о т ан о м али й , ко н еч н о й во всех п ор яд ках во зм ущ ен и я и си м м етр и чн о й : суп ер стр ун н ая тео р и я си м м етр и чн а н е в о б ы ч н ы х п р о стр ан ствах , а в п ро стран ствах вы сш и х р азм ер н о стей . П о этом у, ч то б ы п о лучи ть ф ен о м ен о ло ги ю об ы ч н ы х элем ен тар н ы х ч асти ц и си л взаи м о д ей стви й , н ео б хо д и м о н ар уш ен и е суп ер стр ун н ой гр уп п ы си м м етр и и : в р езультате н ар уш ен и я суп ер стр ун н ой си м м етр и и : 1. С уп ер гео м етри я тр ан сф ор м и р уется в об ы ч н ы е гео м етри и . 2. П ро стр ан ства вы сш и х р азм ер н о стей в 10 и зм ер ен и ях тр ан сф ор м и р ую тся в о б ы ч н ы е 4 -м ер н ы е п ро стр ан ство -вр ем я н аш его м и р а и в ком п акти ф и р о ван н ы е, т. е. свер н уты е, скр уч ен н ы е и н ен аб лю д аем ы е: важ н о , ч то б ы сум м а ко м п акти ф и ро ван н ы х и н еко м п акти ф и ро ван н ы х и зм ер ен и й всегд а со ставляла 1 0 и зм ер ен и й . 3. С уп ер стр ун н ая суп ер си ла как ед и н ы й м о н о ли т р аско ло лась н а 4 си лы о б ы ч н ы х взаи м о д ей стви й : суп ер си ла суп ер стр ун н о й ф и зи ч еской эн ер ги и р асщ еп ляется н а о б ы ч н ы е ч еты р е си лы взаи м о д ей стви й — С Л В , Э М В С Ц В и Г В . И так, суп ер стр ун н ая си м м етр и я н аб лю д ается то лько н а эн ерги ях вы ш е п лан ко вско го м асш таб а м ассы mpl = 1019Г эВ , а ее н ар уш ен и е п р и во д и т к «н и зко эн ер гети ч еско й ф и зи ке», гд е н а эн ер ги ях н и ж е 1 0 15Г эВ ц ар ство об ы чн о й ф ен о м ен о ло ги и то ч еч н ы х ч асти ц , п о лей и си л и х взаи м о д ей стви й — С Л В , Э М В , С Ц В и ГВ . И так, суп ер стр ун н ая ф и ло со ф и я есть отказ о т то ч еч н о й ф и ло со ф и и то лько н а ф ун д ам ен тальн о м ур овн е м атер и и . П о н яти е «ф ун д ам ен тальн ое». М ы н е б уд ем вх од и ть в и сто р и ю ф и ло со ф и и и ф и зи ки . О тм ети м ли ш ь, ч то в и сто р и и разви ти я ч ело веч еско й м ы сли о н о сы гр ало и и гр ает важ н ую ро ль: с о д н о й стор о н ы , о н о всегд а служ и ло и сл уж и т о п о р н ы м и узло вы м п ун кто м , в ко то ром в ко н ц ен тр и ро ван н о м ви д е ф и кси р овался и то г д о сти ж ен и я чело веч еско го п о зн ан и я и м ы ш лен и я, а с д р уго й сто ро н ы , о н о п о сто ян н о и зм ен яло сь и зам ен яло сь н о вы м п о н яти ем «ф ун д ам ен тальн о е»: п о н яти е «ф ун д ам ен тальн о е» — это отн о си тельн о е п о н яти е. Н е вд аваясь в глуб о кую и сто р и ю это го п он яти я, о тм ети м ли ш ь, ч то в о б ласти ф и зи ки со вр ем ен н о й п р о и сх од и т п о сто ян н ая см ен а п о н яти я «ф ун д ам ен тальн о е»: н еско лько д есяти лети й (2 0 -3 0 лет) том у н азад за « ф ун д ам ен тальн ы е» п р и н и м али ад р о н ы как си льн о взаи м од ей ствую щ и е ч асти ц ы , в ч астн о сти п ро то н — ρ и н ей тр о н — п . Я всп о м и н аю сло ва вели ко го ф и зи ка совр ем ен н о сти Р и ч ар д а Ф ей н м ан а (лаур еата Н об елевско й п р ем и и ): д ай те м н е п ро тон и ан ти п р о то н — , и я вам п о стр ою все м и ро зд ан и е. А уж е ч ер ез б уквальн о н еско лько лет сам Ф ей н м ан вы д ви н ул «п ар то н н ую м о д ель» ад р он о в и тем сам ы м сам о твер г и д ею ф ун д ам ен тальн ости п р о то н а и ан ти п р о тон а. О б щ еи звестн а м о д ель С аката, в ко торой за «ф ун д ам ен тальн ы е» ч асти ц ы
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
186
186
п р и зн авали сь тр и элем ен тарн ы е ч асти ц ы — ρ, η и Л д ля об ъ ясн ен и я ад ро н н о го м и р а как м и р а си льн о взаи м о д ей ствую щ и х ч асти ц . И д ео ло ги я «ф ун д ам ен тальн о сти » в н ауч н о м п о зн ан и и , как и ф и ло со ф ско м р азм ы ш лен и и , н е то лько н ео б х о д и м а и о б язательн а д ля о б ъ ясн ен и я и п о н и м ан и я ф ен о м ен о ло ги и м и р а элем ен тар н ы х явлен и й и вещ ей : о н а н ео б х о д и м а д ля п о стро ен и я ф и ло со ф ско й кар ти н ы и н аучн о го ви д ен и я это й кар ти н ы . А р азве кварки как ф ун д ам ен тальн ы е части ц ы д ля н ас и м ею т то лько н ауч н о теор ети ч еское зн ач ен и е д ля о б ъ ясн ен и я ад ро н н о й ф и зи ки ? К Х Д есть б лестящ ая ло кальн ая кали б р овоч н ая кван то вая теори я п о ля, ко тор ая си стем ати зи р овала и д ала теор ети ч еское о б ъ ясн ен и е м н о гоо б р азн ого м и р а сп ектр а ад ро н н ы х ч асти ц . Н о это то лько ли ш ь н ауч н ая сто ро н а д ела. А в ч ем со сто и т ф и ло со ф ски й см ы сл К Х Д как теор и и квар ково й м атер и и , то ч н ее, в ч ем ф и ло со ф ски й см ы сл квар ково й м атер и и как ф ун д ам ен тальн о й ? М о ж н о с м о и м утвер ж д ен и ем со гласи ться и м о ж н о н е со гласи ться, н о то , что б ез и д ео ло ги и ф ун д ам ен тальн о сти квар ковой м атер и и н ельзя о сущ естви ть о б ъ ед и н ен и е тр ех си л взаи м о д ей стви й , н ео сп ор и м о и б ессп о р н о : и д ея ф ун д ам ен тальн о сти квар ково й (кварки ) м атер и и п ослуж и ла д ля си м м етр и зац и и леп то н о в (е и ν) и квар ко в. В ед ь в ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и стан д ар тн ая м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц как си н тез тр ех си л взаи м о д ей стви й — вели ч ай ш ее д о сти ж ен и е ф и ло со ф ско го м и ро п о н и м ан и я. К вар ки яви ли сь как ф ун д ам ен тальн ы е ч асти ц ы опорны м п ун ктом си м м етр и зац и и леп то н ов (е и ν) и квар ков и тем сам ы м о б ъ ед и н ен и я тр ех си л взаи м о д ей стви й — электр о слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х : и д ео логи я «ф ун д ам ен тальн о сти » — узло во й м о м ен т и о п о р н ы й п ун кт си м м етр и зац и и р азн оро д н о го и н ео д н ор о д н о го и устан о влен и я глуб о ко го ед и н ства в ф и ло со ф ском и н ауч н о м м и роп о н и м ан и и и ви д ен и и . С уп ер стр ун н ая теор и я в ф и ло со ф ско м р акур се — о тказ о т ф и ло со ф и и то ч еч н ы х ч асти ц и н о вая ф и ло со ф и я: о тказ о т ф и ло со ф и и и д еали зи р о ван н ы х то ч еч н ы х ч асти ц о зн ач ает п р еж д е всего то , ч то то ч еч н ы е ч асти ц ы , т. е. элем ен тар н ы е ч асти ц ы , в то м ч и сле квар ки и леп то н ы , н е м о гут б ы ть кан д и д атам и н а р о ль ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц воо б щ е и н е м о гут п р етен д о вать н и ко гд а н а эту р о ль. П о этом у суп ер стр ун н ая теор и я — см ен а и д ео ло ги и ф ун д ам ен тальн о й ф и лосо ф ско й п ар ад и гм ы : то ч ечн ая ф и ло со ф и я см ен яется суп ерстр ун н о й ф и ло со ф и ей . С о врем ен н ая ф и ло со ф и я н е м о ж ет б ы ть и о тн ы н е н е является то ч еч н о й , а является суп ер стр ун н о й , вклю ч аю щ ей то ч еч н ую ф и ло со ф и ю как п р ед ельн ую : суп ер стр ун а о тн ы н е есть ф ун д ам ен тальн ая ф и зи ч еская о б ъ екти вн ая р еальн ость. С уп ер стр ун а ф ун д ам ен тальн а как и сто ч н и к и п р и ч и н а ф ен о м ен о ло ги и м и р а ч асти ц и си л во о б щ е. О тказ о т точ еч н о й ф и ло соф и и н и в ко ем случ ае н е о зн ач ает и н е м о ж ет о зн ач ать воо б щ е отказ от и д еали зи р ован н ы х точ еч н ы х ч асти ц в то й и ли и н о й н ау ке, п р еж д е всего ф и зи ке и ко см о ло ги и : лю б ая н аука (п р еж д е всего со вр ем ен н ая н аука) н е м о ж ет н е о п ер и р овать и д еали зи р о ван н ы м и то ч ечн ы м и ч асти ц ам и как о б ъ екто м сво его и зуч ен и я и и сслед о ван и я, о б ъ ясн ен и я и п о н и м ан и я м и р а как В селен н о й в ц ело м , п о стро ен н о й и сотвор ен н о й и з то ч еч н ы х ч асти ц (элем ен тар н ы е ч асти ц ы , ато м ы , м о лекулы , звезд ы и т. д .). Н ет, н е о б это м и д ет р еч ь! А и д ет р ечь о ф ун д ам ен тальн о м уро вн е м атер и и : м о гут ли о тн ы н е н а ф у н д ам ен тальн ом ур овн е м атер и и элем ен тар н ы е ч асти ц ы воо б щ е, в том ч и сле кварки и леп то н ы , п р етен д о вать н а р о ль ф ун д ам ен тальн ы х? О твет о д н о зн ач ен : н ет и н е м о гут воо б щ е то ч еч н ы е ч асти ц ы вы п о лн ять ро ль ф ун д ам ен тальн ы х . О тн ы н е н а ф ун д ам ен тальн о м уровн е м атер и и ф ун д ам ен тальн а суп ер стр ун а, ко то р ая,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
187
187
как и скр и п и ч н ая стр ун а во сп ро и зво д и т гар м о н и ю и кр асоту м узы ки Б етхо вен а и М о ц ар та, Ш оп ен а и Ч ай ковско го, В ер д и и вели ко го И о ган н а Ш трауса и д р ., сво и м кван то во -п о левы м во зб уж д ен и ем , ви б р ац и ей и вр ащ ен и ем п р о и зво д и т всю ген ер ац и ю м и р а ф ен о м ен о ло ги и ч асти ц и си л: суп ер струн а ф ун д ам ен тальн а. К ако в кр и тер и й ф ун д ам ен тальн о сти ур овн я м атер и и ? У р овен ь м атер и и н а сего д н яш н и й д ен ь ф и зи кам и и ко см о ло гам и п р и н и м ается как ф ун д ам ен тальн ы й н а эн ер ги ях вы ш е п лан ко вско го м асш таб а м ассы mpl= 1019Г эВ , ч то соо тветствует п лан ко вско й д ли н е lpl = 10-33 см и п лан ковском у вр ем ен и tpl = 10-44 с. И так, мы р ассм о трели п р о б лем у и д еи «ф ун д ам ен тальн о сти »: «ф ун д ам ен тальн о е» — о п ор н ы й п ун кт си м м етр и зац и и как устан овлен и я (то ч н ее, о сущ ествлен и я) о д н о ро д н о сти м еж д у кач ествен н о р азли ч н ы м и н ео д н о ро д н о стям и . П р и вед ем только д ва п р и м ер а и з н ам и вы ш е р ассм о тр ен н ы х кали б р овоч н ы х кван то вы х тео р и й п о ля, о сн о ван н ы х н а п р и н ц и п е ло кальн о й си м м етр и и — электро слаб ая м о д ель (Э С М ) и стан д артн ая м од ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц — SU(5). Ч то б ы о сущ естви лась п о лн ая си м м етр и я м еж д у аб солю тн о , н а п ер вы й взгляд , н еср авн и м ы м и и н есо и зм ер и м ы м и си лам и взаи м од ей стви й — электро м агн и тн ы м и и слаб ы м и си лам и , — н ео б х о д и м о б ы ло п р еж д е всего вы д ви ж ен и е и д еи ф ун д ам ен тальн о сти электро слаб ы х си л взаи м о д ей стви й п р и , б езусло вн о , о чен ь вы со ки х эн ерги ях . И м ен н о п р и о ч ен ь вы со ки х эн ер ги ях , т. е. н а б о лее глуб о ко м и ф ун д ам ен тальн о м уро вн е м атер и и , д ве аб со лю тн о н есравн и м ы е и н есо и зм ер и м ы е н а о б ы ч н ы х эн ер ги ях си лы взаи м о д ей стви й стан о вятся и д ен ти ф и ц и р уем ы м и , т. е. то ж д ествен н ы м и . С лед овательн о , и д ея «ф ун д ам ен тальн о сти » как ур о вн я вы со ки х эн ер ги й м атер и и является ф и зи ч ески -ф ун д ам ен тальн ы м о сн ован и ем о сущ ествлен и я п о лн о й си м м етр и и м еж д у си лам и слаб ы х и электр ом агн и тн ы х взаи м о д ей стви й : ф ун д ам ен тальн о е — «стяги ван и е» р азн оро д н о го в од н о ед и н о е. А н ар уш ен и е си м м етр и и есть о б р атн ы й , т. е. п роти во п о ло ж н ы й , п р о ц есс р асщ еп лен и я и р азд во ен и я это го од н о го ед и н о го н а м н о ж ествен н о сть ф ен о м ен о логи и м и р а ч асти ц и си л. П о этом у си м м етр и я есть устан о влен и е ед и н о го , о д н о ро д н о го то ж д ества, а н ар уш ен и е это й си м м етр и и воо б щ е п ро ти во п оло ж н ы й п роц есс ген ер ац и и м н о ж ествен н о й ф ен о м ен о ло ги и ч асти ц и си л. О д н ако п о д ген ер ац и ей н ео б хо д и м о п о н и м ать п ро ц есс р о ж д ен и я и во зн и кн о вен и я н о во го . Т о ч н о такж е п о д си м м етр и ей н ельзя п о н и м ать п р о сто й п р о ц есс о б о б щ ен и я о д н о го ед и н о го ц елого : си м м етр и зац и я, о сн о ван н ая н а и д ео логи и «ф у н д ам ен тальн о сти », — ро ж д ен и е н о во го , ед и н ого , о б щ его . Т ак, квар ки есть ф ун д ам ен тальн ы е ц ветн ы е ч асти ц ы : во -п ервы х, од н о ро д н ы м и б о лее и ли м ен ее д елаю т ад ро н н ы е ч асти ц ы , а во -втор ы х, о то ж д ествляю т леп тон ы с сам ы м и квар кам и как ф ун д ам ен тальн ы м и ч асти ц ам и , т. е. леп то н ы п р евращ аю тся в стан д ар тн о й м о д ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц н а эн ер ги ях 1 0 15Г эВ в ф ун д ам ен тальн ы е ч асти ц ы , то ж д ествен н ы е с квар кам и : леп то н ы то ж д ествен н ы квар кам . И так, н ам важ н о п о н ять, что си м м етр и я как то ж д ество , а н ар уш ен и е си м м етр и и как р асщ еп лен и е это го тож д ества н а м н о ж ествен н ую ф ен о м ен о ло ги ю ч асти ц и си л есть о б ъ екти вн ая д вуед и н ая ан ти н о м и ч н ая зако н ом ер н о сть п ри р о д ы и п ото м у ф ун д ам ен тальн ы й п р и н ц и п , о б лад аю щ и й п о зн авательн о й , ло ги ч еско й и м етод о ло ги ч еско й зн ач и м остью , т. е. ц ен н о стью в и сслед о ван и и и и зуч ен и и м и ра м и кро ч асти ц и ко см о ло ги и : ед и н ство си м м етр и и и н ар уш ен и я си м м етр и и как ун и вер сальн ы й зако н м ехан и зм а р азви ти я м и р а в о д и н ако во й степ ен и и м еет ф ун д ам ен тальн ую ц ен н о сть как в и сслед о ван и и м и кр ом и р а, так и в п озн ан и и эво лю ц и и В селен н о й и ее сам оор ган и зац и и как суп ер си стем ы .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
188
188
В сам о й о б ъ екти вн о й р еальн о сти воо б щ е (а н е то лько в м и р е м и кро ч асти ц ) р еальн о й си м м етр и и всегд а п р о ти во сто и т ан ти си м м етри я как н ар уш ен и е си м м етри и : си м м етр и я как н еко е то ж д ество, ед и н о е д о лж н о так и ли и н ач е, р ан о и ли п о зд н о н ар уш аться, а н ар уш ен н ая си м м етр и я как ан ти си м м етр и я р ан о и ли п о зд н о д о лж н а во сстан авли ваться н а д р уго м уро вн е стро ен и я и стр уктур н о й ор ган и зац и и м атери и в то м и ли и н ом ви д е: си м м етр и я ан ти си м м етр и зуется, а ан ти си м м етр и я д о лж н а си м м етр и зи роваться. Е сли б ы б ы ло и н ач е, то В селен н ая как усто й чи вая и ц ело стн ая сам оор ган и зую щ аяся суп ер си стем а н е м о гла б ы н и р о ж д аться, н и стр уктур н о эво лю ц и о н и ро вать: си м м етр и зац и я и ан ти си м м етр и зац и я — д ве стор о н ы ед и н о го п р о ти вор еч и во го зако н а р азви ти я п ри р о д ы , о б есп еч и ваю щ его усто й ч и во сть и сам оор ган и зован н о сть В селен н о й как суп ер си стем ы . П р и н ц и п ы си м м етр и и и ее н ар уш ен и я и м ею т ф ун д ам ен тальн ую зн ач и м о сть (т. е. ц ен н о сть) н е то лько в и сслед о ван и и ф и зи ч еско го м и р а элем ен тар н ы х ч асти ц , н о и тако е ж е важ н о е (если н е б о лее) зн ач ен и е и м ею т о н и как зако н м ех ан и зм а сам оор ган и зац и и и эво лю ц и и В селен н о й в ц ело м . Д а это аб со л ю тн о п о н ятн о, и б о со вер ш ен н о н ем ы сли м о и сслед о ван и е р о ж д ен и я В селен н о й , ее сам о стр уктури р о ван и я как в м елко зер н и сты х , так и кр уп н о зер н и сты х о б разован и ях б ез ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц . И н ы м и сло вам и , как и звестн о , теори ей , о п и сы ваю щ ей стро ен и е и со вер ш ен ство кр уп н о м асш таб н ы х о б ъ екто в во В селен н о й , зако н ы и х взаи м н о го п р и тяж ен и я и о тталки ван и я (т. е. и х р азб еган и я д р уг от д р уга) и д альн ей ш ей суд ьб ы В сел ен н о й , — является о б щ ая тео р и я отн о си тельн о сти Э й н ш тей н а. П о кр асоте ф и зи ч еско й , п о и зящ еству м атем ати ч еско м у и глуб и н е п о о хвату ф и ло со ф ском у ещ е н е б ы ло р авн о го твор ен и я ч еловеч еско го ген и я, каки м является О Т О . Н о В селен н ая — это н е только ц ело стн ая си стем а кр уп н о м асш таб н ы х и кр уп н о зерн и сты х стр уктур : В селен н ая есть и м и кро м и р м и кр оэлем ен тар н ы х ч асти ц . В селен н ая есть такж е и м и р суп ер стр ун ы . П р и ч ем суп ер струн н ая ф и зи ч еская р еальн о сть со ставляет ф ун д ам ен тальн ую п р и ро д у В селен н о й : суп ер стр ун а как ф ун д ам ен тальн ая — это то , ч то леж и т в о сн о ван и и как м и кр ом и р а всех элем ен тар н ы х ч асти ц , так и ко см и ч ески х тел, так ж е как точ еч н ы х ч асти ц : суп ер стр ун а — п р и р од а ф ун д ам ен тальн ая, леж ащ ая в глуб и н н о м о сн о ван и и б ы ти я м и р а элем ен тар н ы х ч асти ц как то ч еч н ы х , так и ко см и ч ески х о б ъ екто в такж е то ч еч н ы х , и д еали зи р о ван н ы х ч асти ц . О тн ы н е сущ ествую т д ва м и р а: 1) м и р то ч еч н ы х ч асти ц ; 2) м и р суп ерструн ы как ф ун д ам ен тальн ы й м и р , леж ащ и й в о сн о ве м и р а то ч еч н ы х ч асти ц как п ред ельн о й суп ер стр ун ы ! С о о тветствен н о ф и ло со ф и я то ч еч н ая и ф и ло со ф и я суп ер стр ун н ая. И так, в ц ело м н а сего д н яш н и й д ен ь всю соврем ен н ую ф и зи ку с то ч ки зрен и я ф и ло со ф ско го п о н и м ан и я ее м о ж н о р азд ели ть усло вн о н а д ва кр уп н ы х р азд ела: 1. Т о ч еч н ая ф и зи ка, о п ер и р ую щ ая и д еали зи р о ван н ы м и то ч еч н ы м и ч асти ц ам и . 2. С уп ер стр ун н ая ф и зи ка, о п ер и р ую щ ая н а ф ун д ам ен тальн о м уро вн е м атер и и (а тако вы м м ы сч и таем п лан ко вски й м асш таб м ассы и , след о вательн о , эн ер ги и вы ш е mpl = 1019Г эВ ) суп ер стр ун ам и , во зб уж д ен и я, ви б р ац и и и вр ащ ен и я ко то р ы х р ассм атр и ваю тся как эм п и р и ч ески е и эксп ер и м ен тальн о н аб лю д аем ы е то ч еч н ы е элем ен тар н ы е ч асти ц ы : кван то во -п о левы е во зб уж д ен и я, ви б р ац и и и вр ащ ен и я как суп ер стр ун ы сущ ествую т в д вух р азли ч аю щ и х ся то п оло ги ях — в о д н о й то -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
189
189
п о ло ги и о б р азую тся о ткр ы ты е суп ер стр ун ы со сво б о д н ы м и ко н ц ам и , а в д р уго й то п о ло ги и — зам кн уты е суп ер стр ун ы . А сей ч ас н ео б хо д и м о ещ е р аз уто ч н и ть см ы сл и зн ач ен и е и д еал и зи р о ван н ы х то ч еч н ы х ч асти ц . 1. В се кали б р о во ч н ы е кван товы е тео р и и , н ам и р ассм о тр ен н ы е (электро слаб ая как ед и н ая, К Х Д как ед и н ая, стан д ар тн ая м о д ель как об ъ ед и н ен и е всех тр ех ти п ов взаи м о д ей стви й и все тео р и и В ели кого о б ъ ед и н ен и я) являю тся ло кальн ы м и кали б р ово ч н ы м и кван товы м и теор и ям и п о ля: все кали б р о во чн ы е кван то вы е теор и и (м ы р ассм атр и ваем то лько и х ) являю тся локальн ы м и , о сн о ван н ы м и н а п р и н ц и п е ло кальн о й кали б р ово ч н о й си м м етр и и . 2. П оэто м у в ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и п о н яти е «то чеч н ы е ч асти ц ы » о тн о си тся н еп о ср ед ствен н о н е то лько к точ еч н ы м ч асти ц ам , а такж е к и х ло кальн ом у п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ом у д ей стви ю и и х взаи м о д ей стви ю от о д н ой п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ой то ч ки к д р уго й : п о н яти е «то ч ечн ы е ч асти ц ы » вклю ч ает п оэтом у п р о стран ствен н о -вр ем ен н ую ло кали зац и ю и х п о вед ен и я и со сто ян и я. 3. С и лы взаи м од ей стви й то чеч н ы х ч асти ц м еж д у соб о й п о этом у такж е н о сят ло кальн ы й х ар актер : си лы взаи м о д ей стви й то ч еч н ы х кали б р о во ч н ы х кван товы х ч асти ц м еж д у со б о й п р оявляю тся как ло кали зо ван н ы е си лы . П оэто м у м ы сч и таем , ч то то ч еч н ая ф и ло со ф и я в свое стр уктур н о е со д ер ж ан и е вклю ч ает все эти тр и м ом ен та в о б о б щ ен н о м ви д е: 1) и д ею то ч еч н ости ч асти ц ; 2) и д ею п ро стр ан ствен н о -вр ем ен н о й то ч ечн о сти , т. е. локали зац и и ; 3) и д ею ло кальн о сти п роявлен и я си л взаи м од ей стви й точ еч н ы х ч асти ц . А теп ер ь, естествен н о , во зн и кает во п рос: о зн ач ает ли о тказ в суп ер стр ун н ой теор и и о т «и д еали зи р ован н ы х то ч еч н ы х ч асти ц » авто м ати ч еско е о тр и ц ан и е всей то ч еч н о й ф и ло со ф и и и аб солю тн о е го сп од ство суп ер стр ун н о й ф и ло со ф и и ? «О тказ» н ео б х од и м о п о н и м ать д и алекти ч ески и ко н кретн о : • В о -п ер вы х , «о тказ», как уж е м ы п о д ч ер ки вал и , есть устан о влен и е гр ан и ц ы сп р авед ли во сти всех то чеч н ы х кали б р ово ч н ы х кван то вы х теор и й в р ам ках «н и зко эн ер гети ч еско й ф и зи ки » н а эн ер ги ях н и ж е 1 0 15Г эВ : все эти то ч еч н ы е тео ри и сп р авед ли вы , и сти н н ы и д осто вер н ы в п ред елах н и ж е эн ер ги й 1 0 15Г эВ . • В о -втор ы х , суп ер стр ун н ая ф и зи ка во п лощ ает в себ е в кач естве сво его п о д м н о ж ества всю «н и зко эн ер гети ч ескую ф и зи ку»: в ко н тексте суп ер стр ун н о й ф и зи ки то ч ечн ая ф и зи ка п олуч ает сво е тео р ети ч еско е об ъ ясн ен и е и оп р авд ан и е. • В -тр етьи х , суп ер стр ун н ая ф и ло со ф и я вклю ч ает д и алекти ч ески в себ я как свою п о д гр уп п у то ч еч н ую ф и ло со ф и ю : суп ер стр ун н ая ф и ло со ф и я — ф и ло соф и я н о ум ен ов, а то ч еч н ая ф и ло со ф и я является ф и лосо ф и ей ф ен о м ен о в. И н ы м и сло вам и , суп ер стр ун н ая ф и ло со ф и я — н о ум ен альн ая ф и ло соф и я, а точ еч н ая ф и ло со ф и я — ф ен ом ен оло ги ч еская ф и ло со ф и я: суп ер стр ун ы — н о ум ен ы , а то ч еч н ы е ч асти ц ы — ф ен о м ен ы . Н о ум ен ы д о лж н ы всегд а п о луч и ть вер д и кт и сти н н о сти и д о стовер н ости н а ур о вн е ф ен о м ен оло ги и . П оэтом у н е то лько ф ен о м ен ы н ах од ят в н о ум ен ах (т. е. суп ер стр ун ах ) свое б ы ти й н о е оп р авд ан и е, н о и н о ум ен ы п о луч аю т вер д и кт сп р авед ли во сти и д о б р оп о р яд оч н о сти о т то ч еч н ы х ч асти ц как ф ен о м ен о ло ги ч ески х .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
190
190
К ако ва ж е стр уктур а суп ер стр ун н о го м и р а как о б ъ екти вн о й ф и зи ч еско й р еальн о сти н а ф ун д ам ен тальн о м уро вн е м атер и и , т. е. вы ш е п лан ковско го м асш таб а м ассы mpl= 1019Г эВ ? О н а д о лж н а со сто ять и з тр ех ф ун д ам ен тальн ы х ком п о н ен то в: 1. Ф ун д ам ен тальн ая суп ер струн а как и сто чн и к и п р и ч и н а всех то ч еч н ы х ч асти ц , ф ен о м ен о ло ги и всех н ам и звестн ы х и п о ка н ам н еи звестн ы х элем ен тар н ы х ч асти ц . С уп ер стр ун а — м ощ н ы й скач о к и п р ы ж ок ч ер ез «п усты н ю », гд е в д альн ей ш ем м о гут б ы ть об н ар уж ен ы суп ер п артн ер ы всех элем ен тар н ы х части ц , в том ч и сле гр ави ти н о как суп ер п ар тн ер гр ави то н а: в «п усты н е» м о гут б ы ть об н ар уж ен ы суп ер си м м етр и я и суп ер гр ави тац и я. 2. Ф ун д ам ен тальн ая суп ер си ла как о д н а ед и н ая суп ер си ла, р асщ еп лен и е ко тор о й п р о и сх од и т н а эн ер ги ях н и ж е п лан ко вско й м ассы mpl = 1019Г эВ и п р и во д и т к о тд елен и ю гр ави тац и и от тр ех д р уги х си л взаи м од ей стви й — электро слаб ы х и си льн ы х ц ветн ы х , а затем к о тд елен и ю си льн ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й о т электро слаб ы х и , н ако н ец , к р азд елен и ю электр о слаб ы х си л н а электро м агн и тн ы е и слаб ы е взаи м о д ей стви я. Н о это во зм ож н о и о сущ естви м о то лько в р езультате н ар уш ен и я суп ер стр ун н о й си м м етр и и как ан ти си м м етр и и . Т о ч н о так ж е ген ер ац и я ф ун д ам ен тальн о й суп ер стр ун н о й ф ен ом ен о ло ги и всех элем ен тар н ы х ч асти ц как то ч еч н ы х п ро и зо й д ет и р еальн о о сущ естви тся то лько в р езультате ан ти си м м етр и и как н ар уш ен и я суп ер стр ун н о й си м м етр и и : ан ти си м м етр и я как н ар уш ен н ая си м м етр и я есть зако н д и вер си ф и кац и и и и н н о вац и и , т. е. р азр уш ен и я си м м етр и и как то ж д ества и п о р о ж д ен и я, со зи д ан и я н о во го м н о ж ества ф ен ом ен о ло ги и ч асти ц и си л. 3 . Ф ун д ам ен тальн ая суп ер геом етр и я вы сш и х р азм ер н о стей , во п ло щ аю щ ая в себ е в кач естве п о д м н о ж ества все м од ели п р о стр ан ства-вр ем ен и , в то м ч и сле п р о стр ан ства вы сш и х р азм ер н о стей К алуц ы — К лей н а и Г р и н а и Ш вар ц а — E8 E8 в 1 0 и зм ерен и ях , н ар уш ен и е си м м етр и и ко то р ы х д о лж н о п р и вести к р асщ еп лен и ю и х н а 4 (о б ы ч н о е п ро стр ан ство -вр ем я) и 6 ком п акти ф и р о ван н ы х (т. е. н еви д и м ы х, н ен аб лю д аем ы х , свер н уты х в точ ку) и зм ер ен и й . Т аки м о б р азо м , суп ер струн а — ф ун д ам ен тальн а, как и скр и п и ч н ая стр ун а, п о ро ж д аю щ ая все звуки и гар м о н и и м узы ки , — и сто чн и к и п р и ч и н а ф ен о м ен о логи и ген ер ац и и всех ч асти ц и си л: суп ер стр ун а д ает н ам ед и н о е и ц ело стн о е ф и ло со ф ско е о п и сан и е, об ъ ясн ен и е и п о н и м ан и е м и р а как всей В селен н о й . П оэто м у со вр ем ен н ая ф и ло со ф и я н е м о ж ет б ы ть ф и ло со ф и ей , о п ер и р ую щ ей то лько то ч еч н ы м и ч асти ц ам и вещ ества и п о ля: о н а д о лж н а п р и н и м ать суп ер стр ун н ую ф и ло со ф и ю как ц ен тр альн ую о сь, во круг ко то ро й д олж н о вр ащ аться и н ан и зы ваться, как б уси н ки , все в этом м и р е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
191
191
Р аздел II. О Т З В Е ЗД К Ч Е Р Н Ы М Д Ы РА М
З везд ы ро ж д аю тся, ж и вут и ум и р аю т. А . Э д д и нгт о н Ч ер н ы е д ы ры б ез во ло с. Д . У и лер Ч ер н ы е д ы ры н е таки е уж ч ер н ы е. С . Х о ки нг
Г л ав а 4. Б ел ы е к ар л и к и § 1. Б ел ы е к ар л и к и К о гд а м ы со зер ц аем в лу н н ую н о ч ь звезд н о е н еб о , н ам п р ед ставляется, ч то о н о есть ц ар ство сп о ко й стви я и ти ш и н ы , ч то о н о является н еи зм ен н ы м и п о стоян н ы м , ч то н оч н о е звезд н о е н еб о , усеян н о е м и лли ар д ам и м и лли ар д ов звезд — веч н ы й звезд н ы й м и р . Н о это н аш е об м ан ч и во е во сп р и яти е н о ч н о го звезд н о го н еб а. Н а сам ом д еле он о и зм ен ч и во, в н ем п р о и сх од ят б ур н ы е п р о ц ессы эво лю ц и и звезд : звезд ы р о ж д аю тся, ж и вут и ум и р аю т, как все вещ и , со б ы ти я, явлен и я в н аш ей В селен н о й , гд е м ы — лю д и — ж и вем н а м ален ько м кло ч ке З ем ли , затерян н ом н а кр аю п ер и ф ер и и н аш ей галакти ки , н азы ваем о й М леч н ы й П уть. З ем ля д ви ж ется со ско ро стью 30 км /с во кр уг сво ей о си , а вм есте с н аш и м С о лн ц ем о н а д ви ж ется со ско ро стью 3 00 км /с п о о тн о ш ен и ю к р ели кто во м у и злуч ен и ю как вселен ско й си стем е ко ор д и н ат. К о гд а-то во В селен н о й н е б ы ло н и н аш его С о лн ц а, н и тех п лан ет, ко тор ы е вр ащ аю тся п о сво и м элли п ти ч ески м ор б и там , в о д н ом и з ф о кусов котор ы х н ахо д и тся н аш е С о лн ц е, в ко торо м со ср ед о то ч ен а п о ч ти вся м асса всей С о лн еч н о й си стем ы : м асса С о лн ц а — M со ставляет б о лее 9 5 % всей м ассы С о л н еч н о й си стем ы , а о стальн ы е 5 % п р и хо д ятся н а 9 п лан ет (М ер кур и й , В ен ер а, Зем ля, М ар с, Ю п и тер, С атур н , У р ан , Н еп тун и П луто н ). И м ен н о п о этом у н аш е С о лн ц е сво и м тяго тен и ем как си ло й гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я уд ер ж и вает и уп р авляет д ви ж ен и ем всех п лан ет п о и с-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
192
192
кр и влен н ом у и м ж е сам и м п ро стр ан ству во кр уг себ я: вся эта С олн еч н ая си стем а во зн и кла 1 0 м лр д лет том у н азад . В ся н аш а С о лн еч н ая си стем а н е является си стем о й ко см оло ги ч еско го п р о и сх о ж д ен и я: о н а н е п ред ставляет соб о й п ерви ч н ого след стви я Б о льш о го в зры ва. П о совр ем ен н ы м п ред ставлен и ям , С о лн ц е и все п лан еты , окр уж аю щ и е его , возн и кли и п о яви ли сь и з вещ ества, вы б р ош ен н ого в ко см и ч еско е п ро стр ан ство всп ы ш кой сверх н о во й звезд ы : всп ы ш ка сверх н о во й звезд ы п ро и зош ла гд е-то п о б ли зо сти о т б уд ущ его н аш его С о лн ц а. Т аки м о б р азом , н аш е С о лн ц е н е является п ер ви ч н ы м след стви ем Б о льш о го взр ы ва: о н о вто р и ч н о го п ро и схо ж д ен и я, как след стви е всп ы ш ки сверхн о во й : сверх н о вая звезд а с м ассо й б о лее ш ести м асс С о лн ц а, став н еусто й чи во й си стем ой в р езультате б ур н ы х п ро ц ессо в в ее н ед р ах , катастр о ф и ч ески взр ы вается, вы б расы вая о сн о вн ую ч асть вещ ества в п р о стр ан ствен н ую б еско н еч н о сть. В ы б ро ш ен н о е таки м о б р азом вещ ество катастро ф и ч еско го взр ы ва сверх н о во й и м еет п ер во н ач альн ую ско ро сть д о 1 О О О км /с: это вещ ество сверх н о во й в хо д е св о его р асп ро стр ан ен и я см еш и вается с р азр еж ен н ы м вещ ество м газо п ы левы х о б лаков. И з тако го вещ ества тяго тен и е как си ла гр ави тац и о н н о го сж ати я ф ор м и р ует и ко н сти туи р ует ч ерез м и лли о н ы (м и лли ар д ы ) лет п о сле взр ы ва сверх н о во й С о лн ц е и си стем у его п лан ет. С о лн ц е есть звезд а, в н ед р ах ко то ро й п р о и схо д ят б ур н ы е тер м о яд ер н ы е п р о ц ессы п р евр ащ ен и я во д о ро д а в гели й : ж и зн ь звезд ы о п р ед еляется п р о ти во б ор ством д вух си л — си лы терм о яд ер н ы х р еакц и й п р евр ащ ен и я во д ор од а в гели й и си лы гр ави тац и о н н о го сж ати я. Ж и зн ь звезд ы — д и н ам и ч еско е р авн о веси е м еж д у д вум я эти м и си лам и : в р езультате тер м о яд ер н ы х реакц и й п р евр ащ ен и я во д ор о д а в гели й п р о и сход и т эн ер го вы д елен и е, ко то ро е в кач естве вн утр ен н его д авлен и я п р оти во сто и т и п р оти вод ей ствует вн еш н ем у сж ати ю гр ави тац и о н н о й си лы . З везд а ж и вет д о тех п о р, п о ка вн утр ен н ее д авлен и е, вы зы ваем о е эн ер го вы д елен и ем тер м о яд ер н ы х р еакц и й , п р о ти во сто и т и п р о ти во д ей ствует си ле гр ави тац и о н н ого сж ати я: как то лько закан чи вается во д оро д н ая эво лю ц и я в яд ер н о м ко тле, в н ед р ах звезд ы н аступ ает ко ллап с как катастр о ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е звезд ы . З везд а, м асса ко то ро й со ставляет 1 ,4 M⊙ м ассы н аш его С о лн ц а, п р евр ащ ается в б елы й кар ли к: звезд ы в сво ей эво лю ц и и стан о вятся б елы м и кар ли кам и , если и х м асса н е п р евы ш ает 1 ,4 M⊙ , что является п р ед ело м сущ ество ван и я б елы х кар ли ко в. Е сли ж е м асса звезд ы б о льш е это го п р ед ела (т. е. 2 -3 M⊙ ), то такая звезд а н е м о ж ет б ы ть б елы м кар ли ко м : о н а стан ови тся н ей тро н н о й звезд о й . А если ж е м асса звезд ы б о льш е 3 M⊙ , то суд ьб а тако й звезд ы — стать ч ерн о й д ы р о й . П р ед ел 1 ,4 M⊙ , как п р ед ел б ы ти я б елы х кар ли ко в, н азы вается п р ед елом С уб р ахм ан ьян а Ч ан д р асекар а, ко то р ы й теор ети ч ески вы ч и сли л и п р ед сказал этот ф ун д ам ен тальн ы й п р и н ц и п . П р ед ел 2 -3 M⊙ , как п р ед ел сущ ествован и я н ей тр о н н ы х звезд , н азы вается п р ед ело м Л ан д ау — О п п ен гей м ер а— В о лкова. Т еор ем а о том , ч то м ассы звезд и д р уги х ко см и ч ески х о б ъ екто в (квазар ы и яд р а акти вн ы х галакти к) п р евы ш аю т зн ач и тельн о 3 M⊙ и ч то ко ллап с н еи зб еж н о в это м случ ае п р и вод и т к си н гул яр н ости , — тео р ем а С . Х оки н га — Р . П ен ро уза, ко то р ая является тео рем о й н еи зб еж н о сти си н гуляр н о сти . Н и ж е н ам и п о след овательн о и сслед о ван ы и р ассм о тр ен ы б елы е кар ли ки , н ей тр о н н ы е звезд ы и ч ерн ы е д ы р ы как р азли ч н ы е вар и ан ты ф и н альн о й стад и и эво лю ц и и звезд . Н ас и н тер есует п р еж д е всего п ро б лем а тяго тен и я, како ва ро ль тяго тен и я как си лы гр ави тац и о н н о го сж ати я: р о ль и зн ач и м о сть гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я, сж ати я
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
193
193
и ко ллап са ф ун д ам ен тальн ы , н ач и н ая с о б р азо ван и я и з газоп ы лево го о б лака, со сто ящ его в о сн о вн о м и з во д ор о д а и гели я, п р ото звезд ы , п ревр ащ ен и я это й п р о то звезд ы в н асто ящ ую звезд у, в н ед р ах ко то ро й зар аб о тал яд ерн ы й р еактор , ее эво лю ц и и и ко н еч н о й суд ьб ы звезд в ви д е б елы х кар ли ко в, н ей тро н н ы х звезд и звезд н ы х ч ерн ы х д ы р . И м ен н о тяго тен и е как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са) является усло ви ем , о п р ед еляю щ и м п ро ц есс устан о влен и я п р о то звезд ы и п р евр ащ ен и я это й п р о то звезд ы в звезд у с яд ер н ы м р еактор ом , ее эво лю ц и и и ее ко н еч н о й суд ьб ы . В кон еч н о й ее суд ьб е (в кач естве и ли б елы х кар ли ко в, и ли н ей тр о н н ы х звезд , и ли звезд н ы х ч ер н ы х д ы р) п ро и схо д и т п осто ян н ая б ор ьб а и п ро ти во б о р ство м еж д у главн ы м и д ей ствую щ и м и си лам и п р и ро д ы — яд ер н ы м и и гр ави тац и он н ы м и . В о всем этом сло ж н о м , б уй н о м и д аж е катастро ф и ч еско м п р о ц ессе п о б ед а п р и н ад леж и т тяго тен и ю , вли ян и е ко торо го н а ур о вн е элем ен тар н ы х ч асти ц и ато м ар н о й м атер и и н и ч то ж н о и п рен еб р еж и м о м ало . В м акр ом и р е кр уп н ы х стр уктур н ы х об р азо ван и й (звезд ы , галакти ки , ско п лен и я и т. д .) д ом и н и рован и е и го сп од ство п р и н ад леж ат тяго тен и ю как си ле гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са). С лед о вательн о , тяго тен и е есть гр ави тац и о н н ая си ла, ко то р ая уп р авляет звезд н о галакти ч ески м м и р ом : тяго тен и ю п р и н ад леж и т р еш аю щ ая ро ль и зн ач и м ость в стро ен и и это го м и р а, стр уктур и р ован н о й его у п о р яд оч ен н о сти в ц ело стн ы х си стем н ы х о б р азо ван и ях и и х эво лю ц и и . Н о это т звезд н о -галакти ч ески й м и р то лько н а п ер вы й взгляд п р ед ставляет со б о й сп о ко й н ы й , м о н о то н н ы й , н еп р ер ы вн ы й м и р п о стоян н о го п о втор ен и я. Н а сам о м д еле это т звезд н о -галакти ч ески й м и р — н есп о ко й н ы й м и р : в н ем п р о и схо д ят и б уд ут п р о и сх од и ть б ур н ы е, н еи сто вы е и яро стн ы е п роц ессы б и ф ур кац и о н н о й катастро ф ы . В н ем п ро и зош ли и п р о и сход ят н еп р естан н ы е п р о ц ессы см ен ы х ао са и п о р яд ка, усто й ч и во сти и н еусто й ч и во сти , стаб и льн о сти и н естаб и льн о сти , си м м етр и и , аси м м етр и и и сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и ; п р о и схо д и т катастро ф и ч еская см ен а п р и тяж ен и я и сж ати я, сж ати я и ко ллап са, ко ллап са и р еколлап са, р еко ллап са и ан ти ко ллап са; п ро и схо д и т в н ем п о стоян н ая см ен а б уй ства, н еи сто вства и яр о сти в катастроф и ч еско м взр ы ве сверх н о во й звезд ы , в о слеп и тельн о й м ощ н о сти свети м о сти квазар ов и н езаб ы ваем о й гр ан д и о зн ости ч уд о ви щ н ой свети м о сти яд ер акти вн ы х галакти к. В о всех эти х яро стн ы х, б уй н ы х и н еи сто вы х п ро явлен и ях б и ф ур кац и о н н о й катастро ф ы , гд е н ео ж и д ан н ы е п р о ц ессы м гн о вен н о й см ен ы , тур б улен тн о сти , х аоса, аттр актор а и стр ан н о го аттр актор а, случ ай н о сти , ф луктуац и и и уп о р яд о ч ен н ости п р и во д ят к глуб о ки м и н еп р ед сказуем ы м и зм ен ен и ям , связан н ы м с вели ко й ф и ло со ф ско й тр и ад о й м атер и и , п ро стр ан ства и вр ем ен и : и то го м тяго тен и я является си н гуляр н о сть как то ч ка б еско н еч н о сти м атер и и и и скр и влен н ы х п р о стр ан ства и вр ем ен и . 1. Т яго тен и е коллап си р ует м атер и ю д о б еско н еч н о сти м ало го в си н гуляр н о сти : ко ллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е б ескон еч н о б о льш о е п р евращ ает в б еско н еч н о м ало е. 2. Т яго тен и е ко ллап си р ует п р о стр ан ство д о б еско н еч н о м ало го : ко ллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е б еско н ечн о б о льш о е п р о стр ан ство п р евращ ает в б еско н еч н о м ало е. 3. Т яго тен и е ко ллап си р ует б еско н еч н о б о льш о е вр ем я д о б ескон еч н о м ало го вр ем ен и : ко ллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е п р евр ащ ает б еско н еч н о б о льш о е вр ем я в б еско н еч н о м ало е. Т аки м об р азом , б еско н еч н о б о льш ая п ло тн о сть м атер и и в си н гуляр н о сти ли ш ен а всяко го р азли ч и я и н еод н оро д н о сти . В б еско н еч н о б о льш о й п ло тн о сти м атер и и все
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
194
194
н ео д н оро д н о сти сглаж ен ы , все ли ки и р азли ч и я м атери и ун и ч то ж ен ы и п р евр ащ ен ы в о д н у гр ави тац и о н н ую м ассу: эта м асса — кван то вая м и кро гр ави тац и о н н ая м асса, ко то р ая м о ж ет б ы ть н ам и о со зн ан а и п о н ята в том случ ае, если б уд ет со зд ан а кван то вая теор и я м и кро гр ави тац и и . З н ач и т, ко ллап с тяго тен и я звезд ы заклю ч ается в катастр о ф и ч еском п р евращ ен и и всего м акр оско п и ч еско го сущ его (м атер и и : вещ ества, ко см и ч еско го тела, м о лекул, атом ов, ко см и ч еско го кор аб ля с отваж н ы м ко см о н автом , т. е. всего сущ его ф и зи ч еско го, х и м и ч еско го , б и о логи ч еско го , со ц и альн о го ) в м и кро ско п и ч еско е сущ ее м и кр о грави тац и о н н о й м ассы . Б еско н еч н о сть и скр и влен н о го п ро стр ан ства-вр ем ен и в си н гуляр н о сти о зн ач ает, ч то , во -п ер вы х , п ро стр ан ство ли ш ен о тр ехм ер н о сти — д ли н а, п ло ско сть, о б ъ ем п р евращ ен ы в н улевую точ ку. И н ы м и сло вам и , в си н гуляр н о сти как п ро стр ан стве н улево й р азм ер н о сти ун и ч то ж ен ы гео м етр и ч ески е и и н ы е (то п о ло ги ч ески е) м ер н о сти ; во -втор ы х , вр ем я в си н гулярн о сти п о тер яло сво ю д ли тельн о сть, ход и теч ен и е: вр ем я в н ей п о тер яло и ли ш и ло сь б ега, т. е. сво й ства «р ан ьш е и п о зж е». С лед о вательн о , тяго тен и е как си ла гр ави тац и о н н о го тя го тен и я (и сж ати я, и ко ллап са) есть ун и вер сальн ая и всеп р он и каю щ ая (м атер и я, п ро стр ан ство и врем я) си ла: эта си л а тяго тен и я — си ла гр ави тац и и , п р евр ащ аю щ ая б еско н еч н о вели ко е в б еско н еч н о м ало е и , н ао б о ро т, б еско н еч н о м ало е в б еско н еч н о б о льш о е. В это м со сто и т ф и ло со ф ская зн ачи м о сть и см ы сл тяго тен и я как си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (и сж ати я, и коллап са). В это й связи с то ч ки зр ен и я ф и ло со ф ско й ло ги ки ц елесо о б р азн о р асч лен ен и е см ы сло во го зн ач ен и я всех эти х тр ех асп екто в (п р и тяж ен и я, сж ати я и ко ллап са) ед и н о й си лы гр ави тац и и , ко тор ая, в зави си м о сти о т н ач альн о й м ассы о б ъ екта, п р о является п о -р азн ом у: гр ави тац и о н н о е п р и тяж ен и е есть си л а и скр и влен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и и , в зави си м о сти о т это го и скр и влен и я стр уктур ы п р о стр ан ства-вр ем ен и , р асп р ед елен и е и д ви ж ен и е м атер и альн ы х тел: и скр и влен и е п р о стр ан ства-вр ем ен и уж е п р ед п олагает си л ьн о е гр ави тац и о н н о е п о ле (р еляти ви стско е) и , н ао б о ро т, си льн ое р еляти ви стско е гр ави тац и о н н о е п оле и скр и вляет сам ую стр уктуру п р о стр ан ства-вр ем ен и . П од гр ави тац и о н н ы м сж ати ем (в о тли ч и е о т п ри тяж ен и я) м ы п о н и м аем гр ави тац и о н н ы й п р о ц есс, ко гд а б о льш о й ко см и ч ески й о б ъ ект сж и м ается и п р евращ ается в м ален ьки й ко м п актн ы й ко см и ч ески й о б ъ ект (б елы е кар ли ки , п ульсар ы как н ей тро н н ы е звезд ы и т. д .): вели ко е сж и м ается д о ко м п актн о го м ален ько го. Ч то касается ко ллап са, то ко ллап с — то ж е грави тац и о н н о е сж ати е, н о катастро ф и ч еско е сж ати е, п р и во д ящ ее н еи зб еж н о к си н гуляр н о сти как б еско н еч н о й то ч ке тр и ад ы м атер и и , п ро стр ан ства и вр ем ен и : эта б еско н еч н о б о льш ая тр и ад а в си н гуляр н о сти стан о ви тся б еск о н еч н о м ало й . Н аш а В селен н ая, гд е м ы ж и вем н а м ален ько й п лан ете З ем ля, затер явш ей ся ср ед и ста м и лли ар д о в звезд , как н аш е С о лн ц е, в галакти ке, н азы ваем о й М леч н ы й П уть, ко то р ы й является то ч ко й , н езам етн о й в м етагалакти ке, состо ящ ей и з 1 0 11 галакти к, — сам а п о себ е п р ед ставляет со б о й тр и ед и н ство б ескон еч н о вели кого , б еско н еч н о б о льш о го и б еско н еч н о м ало го : н аш а В селен н ая н ач ала с б еско н еч н о м ало го (т. е. ко см и ч еско й си н гуляр н о сти ), стала б еско н еч н о б о льш о й (звезд н о галакти ч ески й м и р ), а затем о б р азуется б еско н еч н о вели ко е (м етагалакти ка, со д ер ж ащ ая галакти ки , скоп лен и я галакти к, сверх скоп лен и я): в это м стан о влен и и б еско н еч н о м ало го б еско н еч н о б о льш и м и б еско н еч н о б о льш о го вели ки м уч аствую т все ч еты р е н ам и звестн ы е ти п а ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — си льн о е, электро м агн и тн о е, слаб о е и гр ави тац и о н -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
195
195
н о е. О д н ако если в ц ело м п о см о тр еть н а стан о влен и е и стр уктур и ро ван и е н аш ей В селен н о й как суп ер си стем ы , то со верш ен н о о ч еви д н о , что главн ая и р еш аю щ ая р о ль в это м п ро ц ессе п р и н ад леж и т, н есом н ен н о , тяготен и ю как си ле гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (и сж ати я, и ко ллап са): тяго тен и е есть такая м о щ н ая и гр ан д и о зн ая си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (и сж ати я, и ко ллап са), зави сящ ая то лько о т м ассы (и , след о вательн о , Е = М с 2), котор ая о б лад ает сп о со б н о стью о р ган и зовы вать и уп р авлять В селен н о й в ц елом . (А д р уго й си ло й является ан ти тяго тен и е, ан ти гр ави тац и я ко см и ч еско го вакуум а; о б это м м ы п о д р об н о б уд ем го вор и ть н еско лько п о зж е.) Н о д ело заклю ч ается н е то лько в то м , ч то б еско н еч н о м алое стан о ви тся б еско н еч н о б о льш и м , а затем б еско н еч н о б о льш о е п р евр ащ ается в б еско н ечн о вели ко е, н о и в том , ч то во В селен н о й п о сто ян н о везд е и всю д у н аб лю д ается о б р атн ы й п роти вор еч и вы й п р о ц есс п р евр ащ ен и я б еско н еч н о вели ко го в б еско н еч н о б о льш о е, а затем б еско н ечн о б о льш о го — в б еско н ечн о м ало е: сам о е уд и ви тельн о е и п о р ази тельн ое заклю ч ается в то м , ч то и в этом случ ае главн ы м д ей ствую щ и м ли ц о м — гер оем является о п ять ж е тяго тен и е как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (о со б ен н о и сж ати я, и ко ллап са). (К о гд а м ы п и ш ем и го вор и м о б еско н еч н о сти , то , след уя К ар лу С аган у — зам еч ательн ом у астр о ф и зи ку и авто р у кн и ги « К о см ос» (С П б .: А м ф ор а, 200 4), — о тм еч аем : б еско н еч н ость — ко ли ч ество, ко тор о е п р евосхо д и т н ап ер ед зад ан н о е ч и сло, н езави си м о о т ч и сла.) П о сле эти х об щ еф и ло со ф ски х зам еч ан и й о тяго тен и и как си ле гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (и сж ати я, и ко ллап са), зави сящ ей и склю ч и тельн о о т м ассы , б олее п о д ро б н о след ует о стан о ви ться н а р ассм о тр ен и и п ро б лем ы б елы х кар ли ко в, а затем в п о след ую щ и х главах п р ед м етом н аш его и сслед о ван и я стан ут н ей тро н н ы е звезд ы и ч ер н ы е д ы р ы (как звезд н ы е, так и сверх м асси вн ы е в яд рах акти вн ы х галакти к). С лед ует зд есь ср азу ж е о тм ети ть, ч то п р еж д е ч ем р ассм о тр еть п ро б лем ы б елы х кар ли ко в, н ей тр о н н ы х звезд и звезд н ы х ч ер н ы х д ы р , н ад о хо тя б ы о ч ен ь кр атко сказать о сверх н о во й звезд е и ее взр ы вн ой всп ы ш ке. С верх н о вая и ее взр ы в зан и м аю т о соб о е м есто в звезд н о м м и р е и его эво лю ц и и : в ко н еч н ом сч ете, так и ли и н ач е, б елы е кар ли ки , н ей тр о н н ы е звезд ы и звезд н ы е ч ер н ы е д ы р ы как ф и н альн ы е стад и и эво лю ц и и звезд связан ы со взр ы вом и всп ы ш ко й свер х н о во й . М ы уж е вы ш е о тм ети ли , ч то ко н еч н о й суд ьб о й н аш его С о лн ц а б уд ет б елы й кар ли к, р азм ер которо го р авен р азм ер у н аш ей З ем ли (~ 1 0 4км ), п ло тн о сть вещ ества в о д н ом куб и ческо м сан ти м етр е со ставляет 1 т: такая п ло тн о сть — н еви д ан н ая н а н аш ей З ем ле. Н о н аш е С о лн ц е н е является звезд о й п ер во го п о ко лен и я: о н о , как о тм еч аю т уч ен ы е сп ец и али сты , является звезд о й вто р и ч н о го и ли д аж е тр етьего п о ко лен и я. О н о сф о рм и ро вало сь и з вещ ества взр ы ва свер х н о во й , м асса ко то ро й н е м ен ьш е 5 , 10 , 2 0 и т. д . м асс С о лн ц а (1 0 30кг): ч ем м асси вн ее звезд а, тем б ы стр ее в ее н ед р ах п р отекаю т тер м о яд ер н ы е р еакц и и и тем кор о ч е ср ок ее ж и зн и . В р езультате м о щ н ы х яд ер н ы х р еакц и й в ц ен тр альн о й части свер х н ово й звезд ы о б р азуется вы со ко е д авлен и е, ко то ро е, д ви гаясь и з ц ен тр а к вн еш н ей о б о ло ч ке, н аталки в ается н а п р еп ятстви е: п р о и сх од и т си льн ы й о тско л в ви д е уд ар н о й во лн ы . Э та м ощ н ая уд ар н ая во лн а, н ап р авлен н ая н а вн еш н ю ю о б о ло ч ку тела сверх н о во й , р аскаляет вещ ество об о лоч ки д о вы со ко й тем п ер атур ы и тем сам ы м о б легч ает о тр ы в б о льш о й ч асти вещ ества сверх н о во й от ц ен тр альн о й ч асти , гд е н ах о д и тся яд ро звезд ы : уд ар н ая волн а сб р асы вает эту б о льш ую ч асть вещ ества вн еш н ей о б о ло ч ки в п р о стр ан ствен н ую б еско н еч н о сть н аш ей В сел ен н о й . П ервон ач альн ая ско р о сть р азлета это го вещ ества, вы зван н ая уд ар н о й во лн о й , со ставляет б о лее 1 0 00 км /с, а затем п остеп ен н о п о м ер е д ви ж ен и я п рои сх о д и т зам ед лен и е д о 5 0 -25 км /с: вещ ество
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
196
196
о б о ло ч ки свер х н о во й в хо д е р азлета и д ви ж ен и я см еш и вается с р азр еж ен н ы м вещ еством газа и п ы ли , н ахо д ящ и м ся в м еж звезд н ом п р о стр ан стве. П ервы й то лчо к к ко н д ен сац и и это го см еш ан н о го вещ ества и о б р азован и ю С о лн еч н о й си стем ы , вер оятн ее всего , д ает уд ар н ая во лн а: толч о к, вы зван н ы й уд ар н о й во лн о й , п р од о лж ает сам о грави тац и я это го см еш ан н о го вещ ества. П ро и схо д и т сж ати е сам огр ави тац и и вещ ества, в р езультате ч его в н ед р ах п р о то звезд ы п р о и схо д и т р о ст вы соко й тем п ер атур ы и вы со ко го д авлен и я: п р о то звезд а п р евращ ается в звезд у, в н ед р ах ко тор о й н ач ал раб о тать яд ерн ы й р еакто р, гд е во д ор о д п р евр ащ ается в гели й , а затем гели й — в углер о д , д алее — в ки сло ро д — н ео н — кр ем н и й — м агн и й и так вп ло ть д о яд р а ж елеза — 1056 (сам о е тяж ело е и слож н о е яд ро ). И так, н аш е С о лн ц е — звезд а второ го п око лен и я, о б р азо ван н ая и з см еш ан н о го вещ ества п о сле взр ы ва свер х н о во й : сверх н о вая — род и тель, а С о лн ц е н аш е — его р еб ен о к. С о врем ен н ы й возр аст С о лн ц а — 1 0 м лрд лет, и в его н ед р ах зап асо в вод оро д а х ватает ещ е н а 1 0 м лр д лет ж и зн и н аш его С о лн ц а: еж есекун д н о в н ед р ах С о лн ц а в яд ер н о м ко тле вы гор ает 600 м лн τ во д о ро д а. 1. П ервы й этап яд ер н ы х р еакц и й — во д ород н ая яд ер н ая р еакц и я — п рекр ащ ается , и вн утр ен н ее д авлен и е, п р оти во сто ящ ее ее си ле гр ави тац и о н н о го сж ати я, р езко п ад ает. Г р ави тац и о н н о е сж ати е во зоб н о вляет свое д ей стви е, увели ч и вается вы со кая тем п ер атур а и вы со ко е д авлен и е. С о зд ается усло ви е д ля н ач ала второ го этап а яд ер н ы х р еакц и й . 2. В то ро й этап яд ер н ы х р еакц и й — этап п р евр ащ ен и я гели я в углер о д и ки сло р о д : д ля гели ево -углер о д н ы х яд ер н ы х р еакц и й н ео б хо д и м а тем п ер атур а м и лли о н ов гр ад усо в. 3. Т р ети й этап — этап стан овлен и я н аш его С о лн ц а (воо б щ е звезд ы с Ms) кр асн ы м ги ган то м в связи с и сч ерп ан и ем вод ор о д н о-гели евы х зап асо в: кр асн ы й ги ган т С о лн ц е, п о красн евш ее и разб ух ш ее, кото ро е р астекается, зах ваты вая и п о гло щ ая сво и п лан еты , н ач и н ая с М ер кур и я, В ен ер ы , З ем ли , М ар са, Ю п и тер а, С атур н а, а затем о ч ер ед ь д о й д ет д о У ран а, Н еп тун а и П луто н а. К о гд а кр асн ы й ги ган т, как о гн ен н ы й ч уд о ви щ н ы й ш ар, д о й д ет д о н аш ей З ем ли , то этот о гн ен н ы й ш ар р асто п и т м о лн и ен о сн о льд ы н а п о лю сах , вы суш и т м оря и о кеан ы , и сп еп ели т р астен и я и ж и во тн ы х : З ем ля н аш а, ц ветущ ая, с сам ы м и р азн оо б р азн ы м и кр аскам и ж и зн и , стан ет п о хо ж ей н а Л ун у, п о вер х н о сть ко то ро й п о кр ы та то лсты м (н есколько м етр ов) сло ем п ы ли . Э то п ро и зо й д ет в кон ц е ж и зн ен н о го п ути н аш ей звезд ы С о лн ц а, а ч ело веч ески й ро д и сч езн ет н а Зем ле зн ач и тельн о ран ьш е д о это го ко н ц а ж и зн и С о лн ц а. 4. В о д оро д н ая эво лю ц и я вн утр и звезд ы С олн ц а зако н ч и тся: во д ор од и сч ер п ан как яд ер н о е то п ли во в н ед р ах звезд ы . Т ем п ер атур а п ад ает, а вн утр ен н ее д авлен и е тер м о яд ер н ы х р еакц и й в яд ер н ом ко тле н е сп о соб н о п ро ти во сто ять и во сп реп ятство вать гр ави тац и о н н о м у сж ати ю : сж ати е, о ставлен н о е н а вр ем я во д ор о д н ы х тер м о яд ер н ы х р еакц и й , сн о ва возоб н о вляет сво е д ей стви е. О н о сж и м ает звезд у и ее н ед р а, п о д н и м аю тся сн о ва тем п ер атур а в н ед р ах звезд ы и вы со ко е д авлен и е, вслед стви е ч его со зд ается о п ять усло ви е д ля п р о д о лж ен и я втор о го этап а яд ер н ы х р еакц и й — п р евр ащ ен и я гели я в углер о д и ки сло ро д . Я д ро гели я со сто и т и з д вух п р о то н о в и д вух н ей тр о н о в, а углер о д со сто и т и з тр ех яд ер гели я и , след о вательн о , и з ш ести п р о то н о в и ш ести н ей тр о н о в. П о этом у д ля п р евращ ен и я тр ех яд ер гели я в яд ро углер од а н ео б х од и м а тем п ер атур а м и лли о н ов гр ад усо в: д ля п о луч ен и я все
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
197
197
б о лее тяж елы х и сло ж н ы х яд ер тр еб ую тся н е м и лли о н ы , а м и лли ар д ы гр ад усов, н ап р и м ер, д ля о б разован и я яд р а ж елеза и з д вад ц ати во сьм и п рото н ов и д вад ц ати во сьм и н ей тр о н о в, ч тоб ы п о луч и ть яд ро ж елеза — 1056. Д альн ей ш ее п р од о лж ен и е яд ер н ы х р еакц и й д ля о б р азо ван и я б о лее сло ж н ы х и тяж елы х яд ер, ч ем яд ро ж елеза, н ево зм о ж н о , и б о таки е яд ра стан о вятся н еусто й ч и вы м и и б ы стро р асп ад аю тся. В р езультате ро ста вы соко й тем п ер атур ы и вы со ко го д авлен и я яд р о в ц ен тр альн о й ч асти кр асн о го ги ган та н еуд ер ж и м о ко ллап си рует, а вн еш н яя п о верх н о сть кр асн о го ги ган та, п о кр асн евш ая и р азб ух ш ая, гд е тяго тен и е стало слаб ы м , о тры вается о т сво ей ц ен тр альн о й ч асти яд р а, и з о д н ой звезд ы п у тем р азд во ен и я о б р азую тся ф акти ч ески д ве сам о сто ятельн ы е звезд ы — кр асн ы й ги ган т и б елы й кар ли к. Н о б елы й карли к, как п ло тн ая звезд а, п ло тн о сть м ассы вещ ества ко то ро й р авн а то н н е в ч ай н о й ло ж ке, а р азм ер равен р азм ер у н аш ей З ем ли — 104км , об ы ч н о н ах о д и тся в д во й н ы х звезд н ы х си стем ах сво его ком п ан ьо н а в м асси вн о й звезд е, м асса ко то рой зн ач и тельн о п р ево схо д и т M⊙ . В д во й н ы х звезд н ы х си стем ах м еж д у ко м п ан ьо н ом — кр асн ы м м асси вн ы м ги ган то м — и б ел ы м кар ли ком , как ко м п актн ы м и п ло тн ы м об ъ екто м , п рои сх о д и т взаи м о д ей стви е: о н и в д во й н ы х си стем ах, об ращ аясь и вр ащ аясь п о свои м ор б и там , часто сб ли ж аю тся н а д о стато ч н о б ли зко е р ассто ян и е, в р езультате ч его п р о и сх од и т п ер етекан и е (аккр ец и я) ч асти вещ ества с п о вер х н о сти м асси вн о го красн о го ги ган та н а о п р ед елен н ы е о б ласти б ело го кар ли ка: б елы й кар ли к н асы щ ается вод оро д н ы м вещ ество м , «ук р ад ен н ы м » с п о верх н о сти кр асн о го ги ган та. А ккр ец и о н н ы й п о то к вещ ества п р и сто лкн о вен и и с п о верх н о стью б ело го карли ка р аскаляет его п о вер х н о сть, п о д н и м ая вы со кую тем п ер атур у в д есятки м и лли о н о в гр ад усо в, д о статоч н ую д ля н ач ала во д ор од н ы х тер м о яд ер н ы х р еакц и й : б елы й кар ли к стан о ви тся м ален ько й яр ко й и всп ы х и ваю щ ей звезд о й , ч то о б усло влен о тер м о яд ер н ы м и взр ы вам и -всп ы ш кам и . Б елы й кар ли к с тер м о д и н ам и ч ески м и взр ы вам и -всп ы ш кам и н азы ваю т н о во й звезд о й в о тли ч и е о т сверх н о во й : б елы й кар ли к является н о во й звезд о й то лько в д во й н ы х звезд н ы х си стем ах, в результате аккр ец и о н н о го п о то ка вещ ества, а взр ы в свер х н о во й , ко гд а в п р о стр ан ствен н ую б ескон еч н о сть В селен н о й сб расы вается б о льш ая ч асть ее вещ ества д ля н о во го этап а звезд оо б р азован и я, о б есп еч и вается ед и н ством д ей стви я си лы тер м о яд ер н ы х п ро ц ессо в р еакц и й и си лы сам о гр ави тац и и сверхн о во й звезд ы . С лед о вательн о , ф и н альн о й стад и ей эво лю ц и и звезд ы с м ассо й , п р евы ш аю щ ей 1,4 M⊙ , является б елы й кар ли к с п ло тн о стью вещ ества в 1 т/ см 3 и р азм ером 10 00 0 км , ср авн и м ы м с р азм ером н аш ей З ем ли . Н аш е С о лн ц е ч ер ез 1 0 м лр д лет, ко гд а в его н ед р ах б уд ут и сч ерп ан ы зап асы яд ер н о го то п ли ва — во д ор од а и гели я, — стан ет красн ы м ги ган то м , р азб ухш и м и п о гло щ аю щ и м сво и п лан еты , а яд ро в его ц ен тр альн о й ч асти п о д гр ави тац и о н н ы м сж ати ем стан ет б ел ы м карли ко м : б елы й кар ли к в д во й н ы х звезд н ы х си стем ах , в р езультате п ер етекан и я вещ ества-во д ор од а с п овер х н о сти кр асн о го ги ган та н а п о верх н о сть б ело го кар ли ка и тер м о яд ер н ы х взр ы во в -всп ы ш ек, стан ет н о во й яр кой и всп ы х и ваю щ ей звезд о й . К р асн ы е ги ган ты и свер хн о вы е зам еч ательн ы тем , ч то о н и являю тся тем и п еч ам и , в ко то р ы х и зго то вляю тся ато м ы вещ ества, и з ко то р ы х м ы — лю д и (и воо б щ е все ж и во е) — со сто и м : углер од а, ки сло род а, азо та, кр ем н и я, ж елеза и т. д . К ак м ы уж е п и сали в н аш ей р аб о те, В селен н ая в ц елом со сто и т н а 9 9 % и з д вух элем ен то в — во д о ро д а и гели я, и х расп р о стр ан ен н о сть о п р ед еляется Б о льш и м взр ы вом , в результате ко то ро го р о ж д аю тся элем ен тар н ы е ч асти ц ы , п р еж д е всего ф ун д ам ен -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
198
198
тальн ы е ф ер м и о н ы — кварки и леп то н ы , а затем и з квар ков в р езультате ко н вер си и — п р о то н ы и н ей тр о н ы , и з ко то р ы х о б р азую тся п р еж д е всего легки е яд р а во д оро д а и гели я. А все о стальн ы е тяж елы е и сло ж н ы е яд ра ато м о в б ы ли «свар ен ы » и «и сп еч ен ы » в тер м о яд ер н ы х п еч ах в н ед р ах звезд . Т ак ч то м ы со сто и м и з ато м о в вещ ества, и зго то влен н ы х в тер м о яд ер н ы х п еч ах в н ед р ах звезд : м ы — лю д и и з звезд н о го вещ ества. Ж и зн ь н а п лан ете З ем ля об язан а и склю ч и тельн о н аш ей р о д н о й звезд е С о лн ц у: ж и зн ь н е м о гла во зн и кн уть б ез С о лн ц а, ко торо е сн аб ж ает н ас теп ло м , об о гр евая х о ло д н ую В селен н ую с п о сто ян н о й тем п ер атуро й -270 °С . П р и такой тем п ер атуре н е то лько м о лекулы «зам ерзаю т», т. е. н ахо д ятся вн е д ви ж ен и я, н о и атом ы п р евращ аю тся в б езж и зн ен н ы й п ан ц и р ь. М ы все ви д и м и п о зн аем б лагод ар я свети м о сти звезд : о н и являю тся м о гуч и м и свети льн и кам и п о зн ан и я н ам и В се лен н о й , и зн ач альн о тем н о й . Н аш а В селен н ая н е то лько х о ло д н ая п р и -270 °С , н о и аб со лю тн о тем н ая, если б ы звезд ы н е свети ли : звезд ы н ас о б о гр еваю т, д аю т ж и зн ь. Б ез свети м о сти звезд м ы н и ч его н е м о гли б ы узн ать о д алеки х м и р ах галакти к, ско п лен и й галакти к и сверх ско п лен и й . В сем ж и зн ь о б язан а н аш ем у С о лн ц у, эн ер ги ю ко то ро го н акап ли ваю т р астен и я и тран сф о рм и р ую т в х и м и ч ескую как о сн ову ж и зн и . Л ю д и и ж и во тн ы е п о тр еб ляю т н акоп лен н ую в р астен и ях со лн еч н ую эн ер ги ю , п р евр ащ аем ую в х и м и ч ескую . З акан ч и вая р ассм о тр ен и е п р об лем ы б елы х кар ли ко в, м ы то лько хоти м вы р ази ть сво ю глуб о кую со ли д ар н о сть с и звестн ы м и авто рам и кн и ги « В селен н ая, ж и зн ь, ч ер н ая д ы р а» (М ., 2 004 ), в ко то ро й кр уп н ы е уч ен ы е — сп ец и али сты в астро ф и зи ке и ко см о ло ги и вы сказали : сам о й п ро д укти вн о й и д еей в со в р ем ен н ом естество зн ан и и является и д ея ж и зн и . И так, м ы р ассм о тр ели п р о б лем у б елы х кар ли ко в. 1. П р ед елом сущ ество ван и я б елы х карли ко в является 1,4 M⊙ : это т п р ед ел теор ети ч ески устан о ви л м о лод о й и н д и й ски й астро ф и зи к С уб р ах м ан ьян Ч ан д р асекар в сам о м н ач але 3 0 -х гг. Х Х в. П о это м у это т п р ед ел сущ ество ван и я б елы х кар ли ко в н азы вается п р ед елом Ч ан д р асекара, ко то р ы й б ы л уд о сто ен зван и я н о б елевско го лаур еата б о лее ч ем ч ер ез 5 0 лет, ко гд а о н уж е р аб отал в С Ш А , в П р и н сто н ском И н сти туте вы сш и х и сслед о ван и й , в 198 3 г.: звезд а, м асса которой п р евы ш ает 1 ,4 M⊙ , н е м о ж ет стать б елы м кар ли ко м . 2. У сто й ч и во сть б ело м у кар ли ку п р и д ает д авлен и е вы ро ж д ен н о го электр о н н о го газа, ко то ро е о б усло влен о кван то во -м ехан и ч ески м зако н ом зап р ета П аули : ф ун д ам ен тальн о е тр еб о ван и е зако н а П аули со сто и т в том , ч то в од н о м и то м ж е кван то вом состо ян и и н е м о гут н ах о д и ться д ва од и н ако вы х ф ерм и о н а, н ап р и м ер, д ва о д и н ако вы х электро н а, если у н и х сп и н ы п ар аллельн ы , а н е ан ти п ар аллельн ы . 3. Н аш е С о лн ц е ч ер ез 10 м лрд лет, ко гд а все зап асы вод ор о д а в его н ед р ах б уд ут и сч ер п ан ы , п р еврати тся в кр асн о го ги ган та, п о кр асн евш его и р азб ухш его , н ах о д ящ его ся п о д м ощ н ы м п р ессо м си лы гр ави тац и о н н о го сж ати я: о б ласть во д ор о д н ы х тер м о яд ер н ы х р еакц и й кр асн о го ги ган та, гд е си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я стала зн ач и тельн о слаб ее, отр ы вается о т его ц ен тр альн о й ч асти — п ло тн о го и ко м п актн о го б ело го кар ли ка, н ахо д ящ его ся п о д возд ей стви ем все увели ч и ваю щ ей ся си лы гр ави тац и о н н о го сж ати я. Ф акти ч ески и з о д н о й звезд ы , м асса ко то ро й ср авн и м а с M⊙ , о б р азую тся д ве звезд ы : о д н а — м асси вн ая, а д р угая — б елы й кар ли к. 4. В д во й н ы х звезд н ы х си стем ах м асси вн ая звезд а, м асса ко тор о й сравн и м а с M⊙ , б ы стр ее п ро хо д и т п уть во д о ро д н о -гели ево й терм ояд ер н о й эво лю ц и и и п о то м у
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
199
199
стан о ви тся красн ы м ги ган то м — ком п ан ьо н ом б ело го кар ли ка: ко м п ан ьо н и б елы й кар ли к в д вой н ы х си стем ах вр ащ аю тся о тн о си тельн о д р уг д р уга п о сво и м ор б и там , то сб ли ж аясь, то уд аляясь. В хо д е это го взаи м од ей стви я б елы й кар ли к с вы соко й п ло тн о стью и , след о вательн о , си льн ы м п о лем тяго тен и я «ср ы вает» с п о верх н ости звезд ы -ком п ан ьо н а ч асть вещ ества-вод ор о д а, котор ая п ад ает н а о п р ед елен н ую п о верх н о сть б ело го кар ли ка, н агр евая и р аскаляя ее: п о верх н о сть б ело го кар ли ка в р езультате аккр ец и о н н о го п о то ка вещ ества н агр евается и р аскаляется, п о д н и м ая вы со кую тем п ер атур у в д есятки ты сяч гр ад усо в, д о стато чн ую д ля н ач ала тер м о яд ер н ы х р еакц и й и всп ы ш ек. Э ти терм ояд ер н ы е всп ы ш ки н а п о верх н ости б ело го кар ли ка д елаю т его н о во й звезд ой , п р и н ц и п и альн о о тли ч н ой о т свер х н о во й : б елы й кар ли к стан о ви тся н о во й звезд ой , о тли ч н о й о т сверх н овой , взр ы в ко то рой п о ро д и л н аш е С о лн ц е. 5 . С лед о вательн о , вели ч ествен н ы й м и р звезд и и х эволю ц и и п р ед ставляет со б о й н е то лько ц ар ство сп о ко й стви я и вели ч и я, ц ар ство п осто ян ства и н еи зм ен н о сти , м о н о то н н о сти и н еп р ер ы вн о сти , н ао б ор от, о н — ц ар ство б уй ства, яро сти и н еи сто вства: о н , в сво ей глуб и н н о й сущ н о сти и п р и р од е, — ц ар ство д и о н и си зм а, а н е ап о лло н и зм а. Т оч н ее, он — ед и н ство ап о лло н и зм а и д и о н и си зм а. К о гд а м ы со зер ц аем н оч н о е н еб о н евоо р уж ен н ы м глазо м , звезд н ы й н еб о свод п ер ед н ам и встает в сво ем вели ч ествен н о м сп о ко й стви и ти ш и н ы и н еи зм ен н о сти : п ер ед н ам и встает какая-то ч ар ую щ ая веч н о сть и н езы б лем о сть, и м ы ч увствуем ед и н ен и е с н ей . О д н ако ко гд а м ы со сво и м и н теллекто м и р азум о м , осн о ван н ы м н а эксп ер и м ен тальн о м н аб лю д ен и и , п о сти гаем его , то это т вели ч ествен н ы й звезд н ы й м и р д ед ем о н и зи р уется, д ем и ф о ло ги зи руется и д етеоло ги зи р уется: о н р аскр ы вает о д н у со кр ы тую тай н у за д р уго й . М ы р азгад ы ваем все глуб ж е и глуб ж е таи н ствен н ы й м и р звезд . К о гд а-то в ан ти ч н о м м и ре д аж е вели ки й А р и сто тель утвер ж д ал, что звезд н ы й м и р — и д еальн ы й м и р : это т и д еальн ы й м и р — м и р ан гело в, и д аж е таки е вели ки е ум ы -твор ц ы , как Н и ко лай К о п ер н и к, И о ган н К еп лер и д аж е ген и й И саак Н ью то н и д р., сч и тали , ч то звезд н ы й м и р как твор ен и е б о ж ествен н о е — веч н ы й м и р , п о д ч и н яю щ и й ся си м м етри ч н ы м зако н ам м ех ан и ки и ф и зи ки . П ервы м , кто экстр ап о ли р о вал со врем ен н ую ф и зи ку н а и сслед о ван и е вн утр ен н его м и р а звезд , его стро ен и я и стр уктур н ы х ком п о н ен тов, б ы л вели ки й А р тур Э д д и н гто н , ко тор ы й ещ е в н ач але 2 0 -х гг. Х Х в. утвер ж д ал, что в н ед р ах звезд п р о и сх од ят сло ж н ы е ф и зи ко -х и м и ч ески е п р о ц ессы тво р ен и я ато м о в элем ен то в вещ ества. Н асто ящ и м и и н стр ум ен там и и сслед о ван и я вн утр ен н его м и р а звезд , как м ы ви д и м , являю тся д ве ф ун д ам ен тальн ы е н ауки со вр ем ен н о й ф и зи ки : яд ер н ая ф и зи ка, ко то р ая б ы ла со зд ан а то лько в 30 -е гг. Х Х в., и тео р и я о тн о си тел ьн ости Э й н ш тей н а, вклю ч аю щ ая сп ец и альн ую и о б щ ую . И м ен н о эти ф и зи ч ески е тео р и и вм есте с ф и зи ко й элем ен тар н ы х ч асти ц д али н ам м ощ н ы й и н стр ум ен т в кач естве м ето д о ло ги и и сслед ован и я и п о зн ан и я вн утр ен н его м и р а звезд и и х эво лю ц и и н а ф и н альн о й стад и и : 1) б елы е кар ли ки ; 2) н ей тр о н н ы е звезд ы ; 3) ч ер н ы е д ы р ы (звезд н ы е). Н ет н и ч его кр аси вее, ч ем п о зн ан и е загад о ч н о го звезд н о го м и р а, ко тор ы й является н ео тд ели м о й ч астью галакти ч еско го м и р а.
Г л ав а 5. П ул ьсар ы к ак н ей тр он н ы е зв езды § 1. П ул ь сар ы к ак н ей тр он н ы е зв езды
а. В зр ы в св ер хн ов ой Н аш а галакти ка М леч н ы й П уть со сто и т и з ста м и лл и ар д ов звезд , таки х , как н аш а звезд а С о лн ц е. Н е каж д ая звезд а взры вается: взр ы ваю тся звезд ы м ассо й , р авн о й 6 Л /о и б о льш е. В н аш ей галакти ке в сто лети е взр ы ваю тся 2 -3 звезд ы . З н ач и т, взр ы в звезд ы — явлен и е р ед ко е: взр ы ваю щ ую ся звезд у н азы ваю т сверх н ово й . П ерво е н аб лю д ен и е взр ы ва сверх н о во й в н аш ей галакти ке п р о и зош ло в 1 054 г.: это н аб лю д ен и е всп ы ш ки свер х н о во й заф и кси р ован о в д о кум ен тах ки тай ски м и , яп о н ски м и и ко р ей ски м и уч ен ы м и , а такж е и н д ей ц ам и о д н о го и з Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
200
северо ам ер и кан ски х п лем ен . С тех п о р п рош ло б о лее 9 ,5 сто лети й и всегд а сверх н о вая звезд а н ахо д и лась в ц ен тр е п р и стальн ого вн и м ан и я астр о н о м о в всех н ар о д о в м и р а: сверх н о вы е д о си х п ор таят в себ е м н о го загад о к. В зр ы в сверхн о во й и его п о след стви я н ас и н тер есую т с д вух ф и ло со ф ски х п о зи ц и й . П ер вая — это о б разован и е н о вы х звезд и з вещ ества взор вавш ей ся сверх н о во й , в то м ч и сле и п р о и сх о ж д ен и е н аш ей С о лн еч н о й си стем ы : п ро б лем а звезд о о б р азо ван и я является о д н о й и з ц ен тр альн ы х п ро б лем со вр ем ен н о й ко см о ло ги и , астро н ом и и и ф и зи ки ч асти ц , и б о , как и звестн о , галакти ка со сто и т и з ста (и ли 200 ) м и лли ар д о в звезд , составляю щ и х о сн овн ую м ассу «ви д и м о го вещ ества» ее. А д р угую часть м ассы галакти ки со ставляет «н еви д и м ая» м атер и я, «тем н о е» вещ ество, «скр ы тая» м асса, ко то р ая п р ево сх од и т «ви д и м о е вещ ество » в 5 1 0 р аз. С лед о вательн о , п ро б лем а звезд оо б р азо ван и я, в р езультате взр ы ва сверх н о во й , является о д н о й и з важ н ей ш и х п роб лем ф и ло со ф ско го м и р оо б р азо ван и я и м и ро п о н и м ан и я. В то р ая — это о б р азо ван и е п ульсар о в как н ей тр о н н ы х звезд : п ульсар ы являю тся вр ащ аю щ и м и ся н ам агн и ч ен н ы м и н ей тр он н ы м и звезд ам и . И так, втор ая п р о б лем а о б разо ван и я п ульсар ов как н ей тр о н н ы х звезд связан а с п ер во й п р о б лем о й о б р азован и я н о вы х звезд и з вещ ества взо р вавш ей ся свер х н о во й звезд ы , м асса ко то ро й д о лж н а б ы ть н е м ен ьш е 6 M⊙ З д есь н ео б ход и м о сд елать н еб о льш о е и сто р и ч еско е о тступ лен и е в связи с р ассм атр и ваем о й н ам и п роб лем о й взр ы ва сверх н о во й и его п о след стви й . 1. В сп ы ш ку свер х н о во й , котор ая п оро д и ла п р еж д е всего К р аб о ви д н ую тум ан н о сть, заф и кси р овали и н аб лю д али в 105 4 г.: К р аб о ви д н ая тум ан н о сть п р ед ставляет со б о й и сто ч н и к р ад и о и злуч ен и я, гам м а-и злуч ен и я, р ен тген о вско го и злуч ен и я, а такж е ко см и чески х луч ей . Н о о ставался во п р ос: сам а К р аб о ви д н ая тум ан н о сть является и сточ н и ко м эти х и злуч ен и й и л и в н ей со д ерж и тся како й -то ещ е м ощ н ы й и сто ч н и к? 2. В о зм о ж н о сть сущ ество ван и я н ей тр о н н ы х звезд в 30 -х гг. Х Х в. б ы ла теор ети ч ески о б о сн о ван а в р аб о тах советско го ф и зи ка J1 . Д . Л ан д ау, а такж е Р . О п п ен гей м ер а и X. С н ай д ер а (всп о м н и м : н ей тр о н эксп ер и м ен тальн о б ы л о б н ар уж ен в 19 32 г.).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
201
201
С лед о вательн о , ко н ц еп ц и я н ей тр о н н ы х звезд б ы ла вы д ви н ута ср азу ж е п о сле эксп ер и м ен тальн о го о ткр ы ти я н ей тро н а как ч асти ц ы яд ер н о й м атер и и : р аб о та Л . Д . Л ан д ау о н ей тро н н ы х звезд ах о тн о си тся к 193 4 г., а р аб о та Р . О п п ен гей м ер а и X. С н ай д ер а — к 1 9 39 г., гд е о н и такж е вы д ви н ул и ко н ц еп ц и ю гр ави тац и о н н о го ко ллап са. Т ерм и н «ко ллап с» п р и н ад леж и т Р . О п п ен гей м ер у и Г . В о лко ву. З н ач и т, уж е в 3 0 -е гг. Х Х в., п о сле о ткр ы ти я н ей тр о н а как ч асти ц ы яд ер н о й м атер и и , в во зд ух е н аучн о й атм о сф ер ы ф и зи ков -теор ети ков ви тали д ве и д еи : 1 ) и д ея о н ей тр о н н ы х звезд ах ; 2 ) и д ея о гр ави тац и о н н о м коллап се как м ех ан и зм е сж ати я сверх п ло тн о го вещ ества. 3 . И все ж е сам ы м вп еч атляю щ и м и н ео ж и д ан н ы м со б ы ти ем яви ло сь со верш ен н о случ ай н о е о б н ар уж ен и е в 1 967 г. асп и р ан тко й Д ж о сели н и Б елл и з К авен д и ш ской лаб о р атор и и К ем б р и д ж ского ун и вер си тета и ее р уко во д и телем Э н то н и Х ью и ш ем п ер во го п ульсар а, ко тор ы й н азы вается «кем б р и д ж ски м п ульсар ом ». З атем в 60 -70-е гг. Х Х в. б ы ли о ткры ты со тн и п ульсар о в, ко то р ы е б ы ли тщ ательн ей ш и м о б р азом и сслед о ван ы со вр ем ен н ы м и м ето д ам и и и зу ч ен ы эксп ер и м ен тальн о . С ам о е уд и ви тельн о е заклю ч ается в том , ч то д ля всех п ульсар ов х ар актер н ы те о б щ и е свой ства, ко то ры е б ы ли п ри сущ и п ер вом у п ульсар у как ко м п актн о м у о б ъ екту п ульсац и и , т. е. стро гая п ер и о д и ч н о сть и злуч ен и я и м п ульсов и м алы й его п ери о д . Т аки м об р азом , в 60 — 70-е гг. п р о ш ло го (Х Х ) века б ы ли п р о ясн ен ы и о со зн ан ы , во -п ер вы х , связь н ей тро н н о й звезд ы со сверх н о во й : н ей тр о н н ая звезд а — это яд р о о стато к п о сле взр ы ва сверх н о во й ; во -втор ы х , и д ен ти ф и кац и я п ульсар о в с вр ащ аю щ и м и ся н ей тро н н ы м и звезд ам и (р и с. 2 .1 ).
Р и с. 2.1
В -тр етьи х , и м ен н о 60 -70-е гг. б ы ли го д ам и ясн о го и глуб о ко го о со зн ан и я уч ен ы м и связи звезд оо б р азо ван и я со взры вом сверх н ово й : о б р азо ван и е н о вы х звезд связан о с вещ еством взор вавш ей ся свер хн о во й (р и с. 2 .2 ). С ло ж н ая об о ло ч еч н ая стр уктур а сверх н о во й как лукови ц а п ер ед взр ы вом И так, со сверх н о во й связан ы д ва ф ун д ам ен тальн ы х со б ы ти я в совр ем ен н о й косм о ло ги и и астро ф и зи ке:
Р и с. 2.2
202 1) о б р азован и е и сущ ество ван и е н ей тр о н н ы х звезд в ко см и ч еско м п ро стр ан стве В селен н о й ; 2) н о во е звезд ооб р азо ван и е и з вещ ества взор вавш ей ся свер х н о во й . Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
202
А теп ер ь о стан о ви м ся н а эти х во п ро сах б о лее п о д ро б н о и д етальн о в ф и ло со ф ско м асп екте. (К то ж елает глуб о ко и зуч и ть п ро б лем у сверх н о во й , м ы р еком ен д уем о б язательн о п р о ч и тать раб о ту и звестн о го и н д и й ско го астр о ф и зи ка Д ж аян та Н ар ли кар а «Н еи сто вая В селен н ая» (М ., 198 5), п о д р ед акц и ей зам еч ательн ого н аш его астро ф и зи ка и ко см о ло га И . Д . Н о ви ко ва. К н и га Д ж . Н ар ли кар а п р ед ставляет со б о й од н у и з луч ш и х кн и г, п о свящ ен н ы х п ро б лем ам сверх н о во й и н ей тр о н н ы х звезд .) Н и ж е п о след о вательн о р ассм о тр и м с точ ки зр ен и я ф и ло со ф ско го о см ы слен и я след ую щ и е воп р о сы : 1. В зр ы в сверх н о во й : п о ч ем у сверх н о вая звезд а взр ы вается? 2. Н ей тро н н ая звезд а: ч ем о тли ч ается о н а от ч ер н ы х д ы р? 3. П ульсар ы как вр ащ аю щ и еся н ам агн и ч ен н ы е н ей тр о н н ы е звезд ы : п оч ем у п ульсары и д ен ти ф и ц и р ую тся с н ей тро н н ы м и звезд ам и ? Ч то б ы п о н ять, п о ч ем у взры вается сверх н о вая, н ео б хо д и м о н ам х отя б ы о ч ен ь кр атко о стан ови тся н а во п ро сах о том , как о б р азуется звезд а, ч то тако е ж и зн ь звезд ы и ее эво лю ц и я. К ак и звестн о , сн ач ала газо -п ы лево е о б лако п о д д ей стви ем си лы гр ави тац и о н н о го сж ати я р азд ро б ляется н а м елки е ч асти , ко то р ы е в сво ю о ч ер ед ь п о д д ей стви ем той ж е си лы тяго тен и я сж и м аю тся и р азо греваю тся, о со б ен н о в сер ед и н е эти х ч астей -ф р агм ен то в: эти ч асти -ф рагм ен ты , в н ед р ах котор ы х ещ е н е н ач ал р аб о тать яд ер н ы й р еакто р, п р ед ставляю т со б о й п р о то звезд ы . П ро то звезд ы стан о вятся и п р евращ аю тся в звезд ы , когд а в н и х н ач н ет р аб отать яд ер н ы й р еактор п р евращ ен и я во д ор о д а в гели й : во д ород п р евр ащ ается в гели й п р и тем п ер атур е в д есять ты сяч гр ад усо в (10 0 00 °). С и лы тяго тен и я, сж и м ая звезд у, вы д еляю т эн ерги ю , ко то р ая р азо гр евает яд ер н ы й ко тел д ля п р евр ащ ен и я во д ор од а в гели й : это есть яд ер н ы й си н тез о б р азован и я и з б о лее легко го яд р а вод ор о д а б о лее тяж ело го яд ра гели я. П р и эти х р еак ц и ях тер м о яд ер н ого си н теза вы д еляется яд ер н ая эн ер ги я как вн утр ен н ее д авлен и е, п ро ти во сто ящ ее и п р о ти во д ей ствую щ ее си ле гр ави тац и о н н о го сж ати я: устан о влен и е этого п ро ти во б о р ства м еж д у сж ати ем си л тяго тен и я и вн утр ен н и м д авлен и ем яд ер н о й си лы — ж и зн ь звезд ы . С лед о вательн о , ж и зн ь звезд ы — это р авн овеси е м еж д у д вум я п ро ти восто ящ и м и и п р оти воб ор ствую щ и м и си лам и сж ати я и вн утр ен н его д авлен и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
203
203
В зр ы в сверхн о во й — н ар уш ен и е это го р авн о веси я м еж д у д вум я си лам и — сж ати я и вн утр ен н его д авлен и я: н ар уш ен и е это п ро и схо д и т, ко гд а и сч ер п ан о яд ерн о е го р ю ч ее и звезд а ли ш и лась сп о со б н ости со п ро ти вляться си ле гр ави тац и о н н о го сж ати я. Н о взр ы вается н е всякая звезд а в р езультате н ар уш ен и я р авн о веси я: свер х н о вая взр ы вается, если ее м асса р авн а 6 M⊙ и б о льш е. С лед о вательн о , взр ы в свер х н о во й — взр ы в м асси вн о й звезд ы . П р евр ащ ен и е во д ор о д а в гели й — это п ер вы й ц и кл р еакц и й тер м о яд ер н о го си н теза. Ч то б ы б о лее н агляд н о п р ед стави ть ещ е р аз, н ап о м н и м , ч то в н ед р ах н аш ей звезд ы С о лн ц а еж есекун д н о в яд ер н ом ко тле сгор ает б о лее 60 0 τ во д о ро д а. В озраст н аш его С о лн ц а — 10 м лрд лет, и ещ е сто лько ж е лет о н о б уд ет н ахо д и ться в стад и и главн о й п о след о вательн о сти , и , след о вательн о , зап асов вод оро д а у н аш ей звезд ы ещ е н а 1 0 м лр д лет: яд ер н ы й р еактор в н ед р ах С о лн ц а н е ср авн и м н и с каки м и зем н ы м и уско р и телям и — сам ы м и м о щ н ы м и тэватр о н ам и . П р и это м , чем м асси вн ее звезд а, тем б ы стр ее п р о и сх од ят в ее н ед р ах тер м о яд ер н ы е р еакц и и п р евр ащ ен и я во д ор од а в гели й и тем кор оч е сро к ее ж и зн и . С лед ую щ и е ц и клы р еакц и й тер м ояд ерн о го си н теза — п р евр ащ ен и е гели я в углер о д , а углер о д а — в ки сло ро д , н ео н , м агн и й , кр ем н и й и т. д . д о о б р азован и я сам ы х тяж елы х , м асси вн ы х яд ер гр уп п ы ж елеза, куд а вх о д ят ж елезо , ко б альт, п лати н а, н и кель. С лед о вательн о , это т м н ого ступ ен ч аты й ц и кл р еакц и й яд ер н ого си н теза п р о и сх од и т в ф о рм е п р о ти во б ор ства си л яд ер н о й и гр ави тац и о н н о й м атер и и , т. е. б ар и о н и ч еской и ан ти б ар и он и ч еско й . П о ка и д ут в о ч ер ед н ом ц и кле р еакц и и яд ер н о го си н теза, т. е. о б разо ван и я все б о лее м асси вн ы х яд ер , вн утр ен н ее д авлен и е п р о ти во д ей ствует сж ати ю си л со б ствен н о го тяго тен и я: звезд а н ах о д и тся в со сто ян и и р авн овеси я. И как только яд ер н о е горю ч ее все сгор ает в яд ер н о м ко тле, и сч езает вн утрен н е д авлен и е и н ач и н ается сж ати е си л тяго тен и я, вслед стви е ч его тем п ер атур а в н ед р ах звезд ы п о д н и м ается о т 10 000 ° д о 1 00 000 °, ко гд а о н а д о стато ч н а д ля п р евр ащ ен и я гели я в углер о д , а затем о н а п о д н и м ается ещ е д о м и лли о н о в гр ад усо в, ко гд а м о гут н ач аться р еакц и и яд ерн о го си н теза как о б р азован и я сам ы х тяж елы х , м асси вн ы х яд ер гр уп п ы ж елеза: н а это м о стан авли ваю тся и закан ч и ваю тся реакц и и яд ер н о го си н теза, и б о д альн ей ш ее о б р азован и е м асси вн ы х яд ер ато м о в стан о ви тся эн ер гети ч ески н евы го д н ы м : яд ер н ы е р еакц и и си н теза п р екр ащ аю тся. О д н ако сж ати е си л тяго тен и я, сж и м ая яд р а гр уп п ы ж елеза, р азо гр евает ещ е б ольш е: со зд ается си туац и я с д о стато ч н о вы со ко й тем п ер атуро й , п р и ко тор о й во зм о ж ен р асп ад тяж елы х , м асси вн ы х яд ер н а б о лее легки е, и б о м асси вн ы е яд р а о б р азо вали сь и з б о лее легки х яд ер с д о б авлен и ем п о о д н о й α -ч асти ц е. И так, ж и зн ь звезд ы — это п о стоян н ая см ен а (ч ер ед ован и е) р авн овеси я н ар уш ен и ем и н ар уш ен и я р авн овеси ем . Н о эта см ен а п р о и сх од и т и возм о ж н а д о тех п о р , п о ка н е и ссякн ет яд ер н о е гор ю ч ее в яд ер н ом ко тле: с о ко н ч ан и ем яд ер н о го го р ю ч его и з-за о тсутстви я вн утр ен н его д авлен и я в и гр у вступ ает сж ати е си л со б ствен н о го тяго тен и я. О н о р азо гр евает и п о д н и м ает тем п ер атур у, д о стато ч н ую д ля н ач ала р асп ад а м асси вн ы х яд ер атом ов груп п ы ж елеза: П ро б лем у р асп ад а тяж елы х яд ер м ы р ассм о тр и м б о лее п о д ро б н о п о зж е в связи с и сслед о ван и ем н ей тр о н н ой звезд ы п о сле взр ы ва сверх н о во й . А сей ч ас б олее ко н кр етн о след ует о стан ови ться н а воп р о се: п о ч ем у и како в м ех ан и зм взры ва сверх н о во й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
204
204
В ы ш е м ы то лько ч то отм ети ли , ч то в о б ласти тяж елы х , м асси вн ы х яд ер гр уп п ы ж елеза (м ассо во е ч и сло ж елеза 56 ) закан ч и ваю тся реакц и и яд ер н о го си н теза, и б о д альн ей ш ее о б р азован и е м асси вн ы х яд ер эн ер гети ч ески стан о ви тся н евы го д н ы м , след о вательн о , вн утр ен н ее д авлен и е и сч езает, а сж ати е си л тяго тен и я п р од о лж ается с н ар астаю щ ей и н тен си вн о стью : вслед стви е ги ган тско й си лы гр ави тац и о н н о го сж ати я п р о и сх од и т вы д елен и е гр ави тац и о н н о й эн ер ги и , ко тор ая и з ц ен тральн о й о б ласти яд р а сверх н ово й р асп ро стр ан яется с о гр ом н о й скоро стью и н еи м овер н о й м ощ ью си лы н а вн еш н ю ю о б о ло ч ку сверх н о во й . Р ассм о тр и м стро ен и е и структур у сверхн о во й звезд ы п ер ед сам ы м н ач ало м ее гр ан д и о зн о го взр ы ва. Э та сх ем а стро ен и я и стр уктур ы свер х н ово й н ам и во сп р о и звед ен а и з кн и ги Д ж . Н ар ли кар а «Н еи сто вая В селен н ая»: 1 . С ам о й вн еш н ей об о ло ч ко й сверх н о вой является вод ор о д н ая о б оло ч ка, в ко то ро й н ач и н аю тся реакц и и тер м ояд ер н о го си н теза п р евр ащ ен и я во д ор од а в гели й .
Р и с. 2.3
2. В то ро й вн еш н ей о б о ло чко й п о это м у является гели евая, а за гели ево й и д ет углер о д н ая о б о ло ч ка, а за у глер о д н о й — и д ут ки сло р од н ая, н ео н овая, м агн и евая и т. д .: п о след овательн о сть эти х о б о ло ч ек — п о след о вательн о сть р еакц и й яд ер н о го си н теза как п р о ц есса о б р азо ван и я все б о лее сло ж н ы х , тяж елы х и м асси вн ы х яд ер ато м о в х и м и чески х элем ен то в. 3. Н ако н ец , яд ерн ы е р еакц и и си н теза закан ч и ваю тся в о б ласти о б р азован и я тяж елы х , м асси вн ы х яд ер гр уп п ы ж елеза, куд а вхо д ят, как м ы уж е указы вали , ж елезо , ко б альт, п лати н а, н и кель. К ако ва стр уктур а сверх н овой п ер ед сам и м взр ы вом ее? К ак м ы ви д и м , стр уктур а сверх н о во й — сло ж н ая сло и сто -об о лоч еч н ая, как луко ви ц а. З н ачи т, гр ави тац и о н н ое сж ати е в ц ен тр альн о й о б ласти яд ер груп п ы ж елеза п о ро ж д ает и гр ави тац и о н н ую эн ер ги ю , кото р ая п ер ед ается н а вн еш н и е о б о лоч ки сверх н о во й : эта гр ави тац и он н ая эн ер ги я о б р уш и вается н а вн еш н и е о б оло ч ки с о гр ом н о й си ло й и ско ро стью . В р езультате это го п ро и схо д и т о тско к — то т отско к, ко тор ы й , как о тм еч ает Д ж . Н ар ли кар в сво ей кн и ге «Н еи сто вая В селен н ая», п о ро ж д ает уд ар н ую во л н у как и зн ач альн ы й сп уско во й м ех ан и зм гр ан д и о зн о го взр ы ва свер х н о вой (уд ар н ая волн а — р азн и ц а в
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
205
205
д авлен и и , п ло тн о сти , тем п ер атур е п о об е сто ро н ы п ло ско сти ). О н а как сп усково й м ех ан и зм взры ва свер х н о во й п ро и зво д и т д ва эф ф екта. П ервы й : о н а р азо гр евает вещ ество вн еш н ей о б о ло ч ки , н ач и н ая вы ш е ц ен тр альн о го яд р а ж елеза, п р еж д е всего вещ ество ки сло ро д н ой и кр ем н и ево й о б о ло ч ек. Р азо гр ето е вещ ество о б о ло ч ки легч е о тр ы вается о т ц ен тр альн о го яд р а гр уп п ы ж елеза. В то ро й эф ф ект уд ар н о й во лн ы заклю ч ается в то м , ч то о н а со всей сво ей м ощ ью ко ло ссальн о й си лы р азго н яет р аскален н о е вещ ество вн еш н ей о б оло ч ки сверх н о во й д о ско ро стей , п р евы ш аю щ и х п ар аб о ли ч ескую скор о сть д ля п р еод о лен и я си л со б ствен н о го тяго тен и я. В р езультате эти х эф ф екто в уд ар н о й во лн ы вн еш н яя о б о ло чка вм ес те с со д ер ж ащ и м ся в н ей вещ еством о тр ы вается о т ц ен тральн о й о б ласти яд ер гр уп п ы ж елеза и сб р асы вается в б еско н еч н о е п ро стр ан ство В селен н о й : и м ен н о это вещ ество сб ро ш ен н о й об о лоч ки сверх н о во й служ и т м атер и алом д ля н ово го звезд оо б р азован и я. Н ач альн ая ско ро сть р аскален н о го вещ ества сб р ош ен н о й об о ло ч ки сверх н о во й в п ер вы е н еско лько секун д д о сти гает 1 0 00 0 км /с. О д н ако затем п о м ер е р асп ро стр ан ен и я в п ро стран стве В селен н о й скор о сть вещ ества сб ро ш ен н о й о б о ло ч ки ум ен ьш ается: сн ач ала 1 00 0, а затем — 50 км /с. Н о каки м о б р азо м п р о и схо д и т о б р азован и е н о вы х звезд и з это го вещ ества сб ро ш ен н о й об о лоч ки сверх н о во й ? В о -п ер вы х , о н о в п ростр ан стве В селен н о й , сталки ваясь с д р уги м и р азр еж ен н ы м и вещ ествам и и сли ваясь с н и м и , сам о стан о ви тся и з п ло тн о го р азр еж ен н ы м : у р азр еж ен н о го вещ ества си ла тяго тен и я д ля гр ави тац и о н н о го сж ати я м ала. П о этом у эта си ла тяго тен и я н е сп о со б н а к сж ати ю сво его со б ствен н ого р азр еж ен н о го вещ ества: н ео б х о д и м сп уско во й м ех ан и зм сж ати я, «скр уч и ван и я» р азр еж ен н о го вещ ества. В о -втор ы х , таки м сп уско вы м м ех ан и зм ом , как о тм еч ает Д ж . Н ар ли кар в сво ей кн и ге «Н еи сто вая В селен н ая», является о п ять ж е уд арн ая во лн а, котор ая п р о и звод и т п ер во н ач альн о е сж ати е, «скр уч и ван и е» р азр еж ен н о го вещ ества, а затем вступ ает в и гр у си ла соб ствен н о го гр ави тац и о н н ого сж ати я. Э то сж ати е п од н и м ает в н ед р ах звезд ы тем п ер атур у, д о стато ч н ую д ля н ач ала р еакц и и яд ер н о го си н теза в яд ерн ом р еакто р е: п реж д е всего п р и 10 00 0° п р о и сх о д и т яд ер н ы й си н тез п р евр ащ ен и я во д ор о д а в гели й , а затем гели я — в углер од и т. д . И так, ф ун д ам ен тальн о е зн ач ен и е и сслед о ван и я взр ы ва сверх н ово й заклю ч ается в том , что од н и м и з важ н ы х и сущ ествен н ы х п о след стви й взры ва свер х н о во й является звезд оо б р азован и е: н о вы е звезд ы м о гут об р азо ваться и о б р азую тся и з вещ ества взры ва свер х н о во й . У ч ен ы е-сп ец и али сты п о лагаю т, что н аш а ро д н ая звезд а С о лн ц е п ро и зош ла и во зн и кла ко гд а-то (1 0 м лр д лет том у н азад ) и з взр ы ва сверх н о во й в н аш ей галакти ке, н ед алеко п рои сш ед ш его от н аш ей С олн еч н о й си стем ы . П о этом у сп ец и али сты сч и таю т, ч то п р о и сх о ж д ен и е н аш ей звезд ы С о лн ц а и м еет вто р и ч н о е п р о и схо ж д ен и е. Т аки м о б р азом , о б р азован и е звезд , п о со вр ем ен н ы м п р ед ставлен и ям ф и зи ки ч асти ц , астр оф и зи ки и ко см о ло ги и , п рои сх о д и т д вум я п утям и : 1. П утем ф р агм ен тац и и газо -п ы лево го об лака п о д д ей стви ем си л гр ави тац и о н н о го сж ати я. 2. П утем «скр уч и ван и я» вещ ества взор в авш ей ся сверх н о во й : таки е н о вы е звезд ы и м ею т втор и ч н о е п ро и схож д ен и е. З везд ы м о гут и об р азую тся от взр ы ва д р уги х звезд , если только и х м асса р авн а 6 M⊙ и б о льш е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
206
206
Е сли у звезд ы ее м асса м ен ьш е 6 M⊙ , то о б р азо ван и е н о вы х звезд и з д р уги х звезд и склю ч ен о . П оэтом у м асса — ф ун д ам ен тальн ая ф и зи ч еская р еальн о сть как о п р ед ели тель кр и тер и я взры ва свер х н о во й и н ово го звезд оо б р азован и я. В то р ы м ф ун д ам ен тальн ы м п о след стви ем взр ы ва сверх н ово й является о б р азован и е н ей тр о н н о й звезд ы и з яд ра-о статка в ц ен тр альн о й части яд ер гр уп п ы ж елеза: н ей тр о н н ая звезд а как вр ащ аю щ и й ся ко м п актн ы й о б ъ ект об р азуется и з яд р а — о статка ц ен тр альн о й о б ласти п о сле взр ы ва свер х н ово й .
б. Н ей тр он н ы е зв езды П о сле взр ы ва сверх н овой и сб р асы ван и я о сн о вн о й ч асти вещ ества в п р о стр ан ствен н ую б еск о н еч н о сть н а м есте взр ы ва о т сверх н ово й о стается ее ц ен тр альн о е яд ро в о б ласти тяж елы х м асси вн ы х яд ер груп п ы ж елеза. П о сле ги ган тско го взр ы ва сверх н ово й д о лж н о о ставаться д ля о б р азован и я н ей тр о н н о й звезд ы яд ро -о стато к м ассо й н е б о лее 2 -3 M⊙ . Т о лько в это м случ ае яд ро о стато к п ревр ащ ается и м о ж ет п р евращ аться п о д д ей стви ем си л тяго тен и я в н ей тр о н н ую звезд у. П о сле взр ы ва свер хн о вы х м о гут о статься яд р а-о статки м ассо й б о льш е 10 , 2 0, 30 , 50 и т. д . M⊙ , и то гд а н еи зб еж н ы гр ави тац и о н н ы й ко ллап с эти х яд ер-о статко в и о б р азо ван и е ч ер н ы х д ы р : ч ер н ы е д ы р ы о б р азую тся, если м асса звезд ы зн ач и тельн о (в 1 0, 20 , 30 , 50 и т. д . р аз) п р ево сх од и тM⊙ . Э то о зн ач ает, что если м асса звезд ы (и ли яд р а-о статка п о сле взры ва свер х н ово й ) зн ач и тельн о п р евосхо д и т M⊙ (в 10 , 20 и т. д . р аз), то н еуд ер ж и м о гр ави тац и о н н о е сж ати е таки х звезд (и ли яд ер -о статко в), и н и каки е н ам и звестн ы е ф и зи ч ески е си лы (и д аж е н еи звестн ы е н ам си лы ) н е м о гут во сп р еп ятствовать это м у гр ави тац и о н н о м у сж ати ю и о б р азо ван и ю ч ер н ы х д ы р . З н ач и т, н ей тр о н н ы е звезд ы об р азую тся, если м асса звезд ы (и ли яд р а-о статка п о сле взр ы ва сверх н о во й ) н ах од и тся в п р ед елах 2 -3 M⊙ . А если м асса звезд ы б о льш е 3 M⊙ , то н еод о ли м ы и н еуд ер ж и м ы ко ллап с звезд ы и ее п р евращ ен и е в ч ер н ую д ы р у с ее си н гуляр н о стью как б еско н еч н о й п ло тн о сть ю м атер и и и кр и ви зн о й п ро стран ства-вр ем ен и . П оэто м у б елы е кар ли ки , н ей тр о н н ы е звезд ы , ч ер н ы е д ы р ы — это оп р ед елен н ы е ф о рм ы сущ ество ван и я м атер и и , о п р ед еляем о й м ассо й , экви вален тн о й эн ер ги и : если м асса звезд ы (яд р а-о статка) зн ач и тельн о п р евосхо д и т 3 M⊙ , такая м асса м атер и и н е м о ж ет сущ ество вать н и в ф о рм е н ей тро н н ы х звезд , н и тем б о лее в ф ор м е б елы х кар ли ко в. В ф и ло со ф ско м р акур се б елы е кар ли ки и н ей тр о н н ы е звезд ы — это «ум ерш и е» звезд ы , в ко то р ы х б ар и о н и ч еская (яд ерн ая и суб ъ яд ер н ая) м атери я ещ е сп о соб н а п р о ти во д ей ство вать си ле гр ави тац и о н н ого сж ати я, а ч то касается ч ер н ы х д ы р , то н и какая си ла м атер и и н е сп о со б н а во сп р еп ятство вать гр ави тац и он н о м у сж ати ю : в ч ер н ы х д ы р ах аб со лю тн о е и всесо кр уш аю щ ее го сп о д ство гр ави тац и он н о го ко ллап са. Д о си х п ор м ы го вор и ли о яд ер н о м си н тезе как о б р азо ван и и и з легки х атом н ы х яд ер б о лее тяж елы х , м асси вн ы х яд ер гр уп п ы ж елеза. А теп ер ь р ассм о тр и м об р атн ы й п р о ц есс р асп ад а эти х м асси вн ы х яд ер н а б о лее легки е п о сх ем е Н ей тро н р асп ад ается н а п ро то н , электрон и электро н н о е ан ти н ей тр и н о : это класси ч ески й п р и м ер п ро ц есса слаб о го р асп ад а, о которо м м ы уж е д остато ч н о п и сали . Н о возм о ж ен и о сущ естви м о б р атн ы й п р о ц есс о б р азован и я н ей тр о н а п о сх ем е:
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
207
207
Т ак, в ц ен тральн о й о б ласти яд р а-о статка н акап ли ваю тся н ей тро н ы , ко то р ы е о б р азую т вы р о ж д ен н о е н ей тр о н н о е вещ ество , н ахо д ящ ееся в ж и д ко й сф ер е: н ей тр о н н о е вещ ество — ж и д ко е вещ ество , о б лад аю щ ее сво й ствам и сверх текуч ести и сверх п ро во д и м о сти о статко в п р ото н о в. Н ей тр о н ы как ф ерм и о н ы п о д ч и н яю тся зако н у зап р ета П аули : в о д н о м и то м ж е кван то вом со сто ян и и м о ж ет н ах од и ться о д и н и то лько о д и н н ей тр о н . В ч ем со сто и т суть стро ен и я н ей тро н н о й звезд ы ? В о -п ер вы х , н ей тр о н ы как ф ер м и о н ы , п о д ч и н яю щ и еся зако н у П аули , о б р азую т сверх п ло тн о е н ей тр о н н ое вещ ество: это — н ей тр о н н о -д ом и н и ро ван н о е кван то вом ех ан и ч еск о е со сто ян и е, п орож д аю щ ее р езко е и си льн о е вн утр ен н ее д авлен и е си лы яд ер н о й м атер и и . О н о п р оти во сто и т и п р и о стан авли вает д альн ей ш ее гр ави тац и о н н о е сж ати е звезд ы . В о -втор ы х , р асш и ф р уем п о н яти е «н ей тр о н н о -д о м и н и ро ван н о е кван то во м ех ан и ч еско е со сто ян и е». 1. П р и свер х п ло тн о сти вещ ества в н ей тр о н н ы х звезд ах н ей тро н , в сво б од н ом со сто ян и и б ы стро р асп ад аю щ аяся ч асти ц а, п р евр ащ ается в стаб и льн ую ч асти ц у: н ей тр о н сущ ествует как стаб и льн ая ч асти ц а в вы р о ж д ен н о м н ей тр о н н о м газе. 2. П р и сверх п лотн о сти вещ ества в н ей трон н о й звезд е д ви ж ен и я н ей тр о н о в ж естко о гр ан и ч ен ы : о н и н ахо д ятся п о чти в «зам оро ж ен н о м », «засты вш ем » со сто ян и и вн е д ви ж ен и я. 3. В се н и зко эн ер гети ч ески е со сто ян и я зан яты н ей тро н ам и . И з всего это го м ы д о лж н ы сд елать вы во д о том , ч то н ей тро н ы как ф ерм и о н ы п о д ч и н яю тся зако н у зап рета П аули и , след о вательн о , в н ей трон н ы х звезд ах это т кван то во -м ехан и ч ески й зако н П аули ещ е сп р авед ли в и д ей ствует в п р оти воб ор стве с си лам и гр ави тац и о н н о го сж ати я. (В черн ы х д ы р ах это т зако н , ви д и м о , н е о стается сп р авед ли вы м : ко ллап с р азр уш ает и этот ан ти ко ллап си р ую щ и й зако н ф и зи ки .) С лед о вательн о , в б елы х кар ли ках электро н ы и в н ей тр о н н ы х звезд ах н ей тро н ы как ф ер м и о н ы , п о д ч и н яю щ и еся зако н у зап р ета П аули , ещ е сп о со б н ы , о б разуя вы ро ж д ен н о е электро н н ое вещ ество и вы р о ж д ен н о е н ей тро н н о е вещ ество , вы зы ваем ы е им и со ответствую щ и е кван то во -м ех ан и ч ески е д авлен и я, со п ро ти вляю тся си ле гр ави тац и о н н о го сж ати я: эти д авлен и я п р и о стан авли ваю т сж ати е си л тяго тен и я. Н аступ ает в б елы х кар ли ках и н ей тр о н н ы х звезд ах м ом ен т р авн овеси я п р о ти во б ор ства си л б ар и о н и ч еско й (яд ерн о й ) м атери и и ан ти б ар и о н и ческо й (гр ави тац и о н н о й ) м атер и и : н и о д н а и з эти х си л н е сп о со б н а п р ео д о леть д р угую . П о этом у сущ ество ван и е б елы х кар ли ко в и н ей тр о н н ы х звезд — устан о влен и е усто й ч и во го и стаб и льн о го и х со стоян и я б лаго д аря вы ро ж д ен н о м у ф ер м и о н н ом у со сто ян и ю и кван то во -м ехан и ч еско м у зако н у зап р ета П аули . И так, если м асса звезд ы (и ли яд р а-остатка п о сле взр ы ва свер х н о во й ) н е п р евы ш ает 3 M⊙ , то ф ерм и о н ы и зако н П аули о б лад аю т сп о соб н о стью п ро ти во стоять сж ати ю си л тяго тен и я и п ри о стан о ви ть д альн ей ш ее сж ати е звезд ы . А если у звезд ы (и ли яд р а о статка п о сле взры ва свер х н о во й ) м асса зн ач и тельн о п р ево схо д и т 3 M⊙ , то н еи зб еж н ы и н еуд ер ж и м ы ко ллап с и ч ер н ая д ы ра, в ко торо й н ам и звестн ы е ф и зи ч ески е зако н ы м о гут о казаться н есп р авед ли вы м и . П оэто м у н ей тр о н н ы е звезд ы и н тер есн ы и сущ ествен н ы в то м о тн ош ен и и , ч то , во -п ер вы х , о н и являю тся п ред ело м сверх п ло тн о го вещ ества, в ко тор ом м ы ещ е сп о со б н ы р ассуж д ать о н и х р азум н о , о п и р аясь н а со вр ем ен н ей ур о вен ь н аш и х ф и зи ч ески х зн ан и й в о б ласти ф и зи ки ч асти ц , астр оф и зи ки
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
208
208
и ко см о ло ги и . А во -втор ы х, о ч ер н ы х д ы р ах, гд е в то ч ке си н гуляр н о сти п ло тн о сть м атер и и б еско н еч н а и б еско н еч н а кр и ви зн а п р о стр ан ства-вр ем ен и , н ам и звестн ы е ф и зи ч ески е зако н ы п ер естаю т д ей ство вать. М ы н есп о со б н ы р ассуж д ать так ж е увер ен н о и р азум н о , как о н ей тр о н н ы х звезд ах . И н ы м и сло вам и , зако н ы сп ец и альн о й теор и и о тн о си тельн о сти , кван то во й м ехан и ки , ф и зи ки ч асти ц и астр о ф и зи ки , а такж е о б щ ей теор и и о тн о си тельн о сти д аю т н ам во зм о ж н о сть р ац и о н альн о и р азум н о р ассуж д ать о б елы х кар ли ках , в ко то р ы х п ло тн о сть вещ ества д о сти гает 1 О О О т/см 3, и в н ей тро н н ы х звезд ах , в ко то р ы х п лотн о сть вещ ества д о сти гает д аж е 10 г/см (т. е. тр и лли о н то н н ). А о ч ер н ы х д ы р ах, гд е в си н гуляр н о сти п ло тн ость вещ ества и и скр и влен и е п р о стр ан ства-вр ем ен и б еско н еч н ы , м ы н е сп о соб н ы к р азум н ом у и р ац и о н альн ом у о б ъ ясн ен и ю и п о н и м ан и ю тех ф и зи ч ески х (м и кр о ско п и ч ески х и м акро ско п и ч ески х ) п ро ц ессо в, ко то р ы е в н и х п р о и схо д ят. П оэтом у сч и таю т (ф и зи ки теор ети ки , астро ф и зи ки и ко см о ло ги ) н ео б хо д и м ы м со зд ан и е кван то во й тео ри и гр ави тац и и (т. е. кван то во й м и кро гр ави тац и и ). Д ля н ас п р и р ассм о тр ен и и н ей тр о н н ы х звезд важ н ы те ф и ло со ф ски е вы вод ы , ко то р ы е вы текаю т и з р ассм о тр ен и я н ей тро н н ы х звезд , о б р азую щ и х ся и з взр ы ва сверх н о во й : сам ы м важ н ы м д ля н ас является и зм ен ен и е н аш и х п р ед ставлен и й о взаи м о о тн ош ен и и тр ех ф и зи ч ески х р еальн о стей — м атер и и , п р о стр ан ства и вр ем ен и . И н ы м и словам и , п р и м ер взр ы ва сверх н ово й и об р азо ван и я и з ее ц ен тр альн о го яд р а о статка н ей тр о н н о й звезд ы н агляд н о и о б р азн о д ем о н стр и рует п р евр ащ ен и е Б о льш о го в м ало е и как это м ало е во п ло щ ает это вели ко е б о льш о е: вели ко е и м ало е взаи м о связан ы и взаи м о п ревр ащ аем ы . В ели ко е — м ало е и м ало е — вели ко е: вели ко е н ео тд ели м о от м ало го и м ало е — от вели ко го . Т ак, сверх н о вая — б о льш о е ед и н о е ц ело е б о лее 6 M⊙ м атер и и (вещ ества), п ро стр ан ства (разм ер ы ее — м н о гом и лли он н ы е ки ло м етр ы ) и м н о го м и лли ар д н о го вр ем ен и ее сущ ество ван и я п о сле взр ы ва. К р ом е б о льш о го , сб рош ен н о го в о кр уж аю щ ее п ро стр ан ство В селен н о й вещ ества, о стается н а м есте взр ы ва сверх н о во й ц ен тральн о е яд ро -остато к как м ало е, ко то ро е п од д ей стви ем си л тяго тен и я п р евр ащ ается за сч и тан н ы е м и н уты вр ем ен и в м алы й ко м п актн ы й о б ъ ект с р ад и усо м 1 0 км и п ло тн о стью тр и лли о н то н и в см 3. З н ач и т, и з сверх н о во й звезд ы с м н о го м и лли о н н ы м и р азм ер ам и об р азуется н ей тр о н н ая звезд а с р ад и усо м 10 км , д и ам етром н е б олее 2 0 км и со сверх п ло тн о стью вещ ества в 10 15г/см 3. Р азве это н е п ар ад о ксальн о, ч то о б ъ ект во м н о го м и лли о н о в ки ло м етр ов за сч и тан н ы е м и н уты п р евр ащ ается в ко м п актн ы й об ъ ект н ей трон н о й звезд ы кр охотн о го р азм ер а во В селен н ой и н еви д ан н о й свер х п ло тн о сти м атер и и — 1015 г/см 3. Т аки м о б р азом , все тр и б ольш и е р еальн о сти — м атери я, п р о стр ан ство и вр ем я — п о д во зд ей стви ем си л тяго тен и я п р евращ аю тся в кро хо тн ы й ком п актн ы й о б ъ ект со свер х ги ган тско й п ло тн о стью м атер и и : Б о льш о е м о ж ет стать м алы м : м ало е, в свою о ч ер ед ь, есть вели ко е как сверх п ло тн ость вещ ества в н ей тро н н ой звезд е 1 0 км в р ад и усе о б ъ екта. Н о сам ое и н тер есн о е и п ар ад о ксальн о е заклю чается в том , ч то В ели ко е п р евр ащ ается в м ало е за сч и тан н ы е секун д ы и ли м и н уты . В этом со стои т си ла ко ллап са тяго тен и я, есл и и сч ер п ан а яд ер н ая эн ер ги я в яд ер н о м р еактор е звезд ы : в п р о ти во б ор стве си л б ар и он и ч еско й и ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и и п о б ед а в ко н еч н ом сч ете о стается за ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и ей . В это м со сто и т суть ун и вер сальн ой и всеп ро н и каю щ ей сущ н о сти гр ави тац и и как м атери и , ко то р ая сп о соб н а к б еско н еч н о сти и скр и влен и я п ростр ан ства-вр ем ен и : п р о стр ан ство -вр ем я м о ж ет и скр и вляться, м о ж ет свер ты ваться, закр уч и ваться д о б еско н еч н о сти , м о ж ет ком п акти ф и ц и р овать, а м о ж ет р асш и р яться, р азвер ты ваться, р астяги ваться и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
209
209
уд ли н яться: все зави си т о т п р о ти во б ор ства б ар и о н и ч еско й и ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и и : б ари о н и ч еская м атер и я м о ж ет со всем «сго р еть» в яд ер н ом ко тле, а ан ти б ар и о н и ческая — б ессм ер тн а. И так, б о льш о е и м ало е есть взаи м о п ро н и каю щ и е р еальн о сти : б о льш о е п р евращ ается в м ало е, н о это м ало е ф и зи ч ески вклю чает и во п лощ ает Б о льш о е. М ы р ассм о тр ели сверх н о вую как Б о льш о е и как это Б о льш о е п ревращ ается в м ало е как н ей тр о н н ую звезд у со свер хп ло тн о стью .
в . П ул ь сар ы К ак б ы ло о тм еч ен о вы ш е, теор ети ч еско е п р ед сказан и е о во зм о ж н о ст и сущ ество ван и я н ей тр о н н ы х звезд во В селен н о й б ы ло сд елан о в 30 -е гг. п р о ш ло го века, п о ч ти ср азу ж е п о сле о ткр ы ти я н ей тр о н а как яд ер н о й ч асти ц ы . А ч то касается п ульсар о в, то п ер вы й п ульсар б ы л откр ы т соверш ен н о случ ай н о Д . Б елл и з К авен д и ш ской лаб о р атор и и К ем б р и д ж ско го ун и вер си тета то лько в н о яб р е 1967 г. П ерво н ач альн о уч ен ы е д аж е н е п р ед п о лагали , ч то п ульсар ы со стр ан н ы м и сво й ствам и и м п ульсн о го и злуч ен и я являю тся н а сам ом д еле тем и н ей тр о н н ы м и звезд ам и , о ко то р ы х п о ч ти тр и д ц ать лет н азад п и сали в сво и х р аб отах Л . Л ан д ау, а такж е Р . О п п ен гей м ер и X. С н ай д ер . Т олько п о сле тщ ательн о го и зуч ен и я и ан али за со тен п ульсар о в, о ткр ы ты х п о сле п ер во го п ульсар а, уч ен ы й м и р ф и зи ко в ч асти ц и астро ф и зи ко в п р и ш ел к ед и н о м у м н ен и ю о б и д ен ти ф и кац и и п у льсар о в с н ей тр о н н ы м и звезд ам и : п ульсар ы б ы ли и д ен ти ф и ц и р ован ы с н ей трон н ы м и звезд ам и . П оэто м у сущ ество ван и е п ульсар о в яви ло сь д о казательством р еальн о сти сущ ество ван и я н ей тро н н ы х звезд . С ам ы м и важ н ы м и и стр ан н ы м и сво й ствам и и сслед о ван н ы х п ульсар ов б ы ли уд и ви тельн ая п ер и о д и ч н о сть и м алы й п ер и о д и злуч ен и я и м п ульсо в: п ер и о д и ч н о сть и м п ульсн о го и злуч ен и я о тли ч алась и склю ч и тельн о й стаб и льн о стью и р егуляр н о стью , а п ер и о д и злуч ен и я и м п ульсо в равен 0 ,1 с. В связи с эти м и о соб ен н о стям и и м п ульсн о го и злуч ен и я д ан н ы й об ъ ект б ы л н азван п ульсаро м : п ульсар б ы л об ъ екто м о со б ы х п ульсац и й . Н о встал воп р о с: ч то это за о б ъ ект, ко то р ы й сто ль уд и ви тельн ы м о б р азом п ульси р ует? П оэто м у п ер во н ач альн о б ы ли вы д ви н уты р азли ч н ы е м о д ели : п ульсар ы и д ен ти ф и ц и р о вали то с б елы м и кар ли кам и , то с п ульси р ую щ и м и н ей тр о н н ы м и звезд ам и , то с о ч ен ь ко м п актн ы м и о б ъ ектам и и , н ако н ец , с вр ащ аю щ и м и ся н ей тр о н н ы м и н ам агн и ч ен н ы м и звезд ам и . В р езультате стро го го ан али за все м од ели б ы ли о тб рош ен ы и остави ли то лько п о след н ю ю м од ель вр ащ аю щ ей ся н ам агн и ч ен н о й н ей тр о н н ой звезд ы . П о ч ем у? П о том у ч то и м ен н о вр ащ аю щ аяся н ам агн и ч ен н ая н ей тр о н н ая звезд а в д ей стви тельн о сти м о гла о б лад ать и о б лад ает тем и сво еоб р азн ы м и сво й ствам и и м п ульсн о го и злуч ен и я (стаб и льн о сть п ер и о д и ч н о сти и м алы й п ер и о д и злуч ен и я и м п ульса), котор ы м и о б лад аю т н аб лю д аем ы е п ульсар ы . • В о -п ер вы х , п ульсар как ко см и ч ески й об ъ ект д о лж ен б ы ть, как п и ш ут в сво ей статье Б лю м ен ф о рд и Т о р н «А стро ф и зи ка ч ер н ы х д ы р » (сб . «О б щ ая теор и я о тн о си тельн ости »), о ч ен ь ко м п актн ы м , т. е. о б ъ ектом н еб о льш о го р азм ер а. И в сам ом д еле, рад и ус п ульсар а со ставляет 10 км , а д и ам етр — 20 км . О д н ако о д н и м сво й ством ко м п актн о сти о б ъ екта н ельзя об ъ ясн и ть сво ео б р ази е и м п ульсн о го и злуч ен и я: о н о м о ж ет б ы ть о б ъ ясн ен о в то м случ ае, если это т ко м п актн ы й о б ъ ект о ч ен ь б ы стро вр ащ ается во кр уг сво ей со б ствен н о й о си . Т о лько вр ащ аю щ и й ся
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
210
210
ко м п актн ы й об ъ ект о б лад ает стаб и льн о й п ер и о д и ч н о стью и злуч ен и я и м п ульсо в и м алы м п ер и од о м его (0 ,1 с). С лед о вательн о , уч ен ы е устан о ви ли , что о со б ен н ы е сво й ства и м п ульсн о го и злуч ен и я п у льсар ов о б ъ ясн яю тся и х вр ащ ен и ем , п ри ч ем с б о льш и м и с кор о стям и , ср авн и м ы м и и б ли зки м и к скоро сти света: и м п ульсн о е и злуч ен и е п ульсар ов о б ъ ясн яется б ы стр ы м и х вращ ен и ем с о ко ло светово й ско ро стью . • В о -втор ы х , од н ако , о д н и м вр ащ ен и ем п ульсар о в н ельзя о б ъ ясн и ть и м п ульсн ое и злуч ен и е и х : н ео б хо д и м о ещ е н али ч и е у п у льсар о в м агн и тн о го п о ля: м агн и тн о е п о ле служ и т ф актор ом стаб и ли зац и и ско ро сти вр ащ ен и я п ульсар ов. О н о является ф актор ом как б ы торм ож ен и я о ко лосветово й скор о сти вращ ен и я п ульсар ов и закр уч и ван и я и х . Т аки м о б разо м , м агн и тн о е п о ле н а п оверх н о сти п ульсар а, ка к б ы н ам агн и ч и вая во кр уг н его , служ и т важ н ы м ф акто ро м сам о сох р ан ен и я п ульсар о в и и х вр ащ ен и я. • В -тр етьи х , каки м б ы н и б ы л ко м п актн ы м косм и ч ески й о б ъ ект, п р и тако й б ы стро й о ко ло свето вой скор о сти лю б о й о б ъ ект р асп ался б ы н а куски , в том ч и сле и б елы е кар ли ки , п ло тн о сть вещ ества котор ы х со ставляет о коло 1 0 00 т/см 3. А п о ч ем у ж е со хр ан яется п р и тако м б ы стро м вр ащ ен и и п ульсар? П о то м у ч то п ульсар о б лад ает сверх п ло тн о стью вещ ества: 1 см вещ ества п ульсар а о б лад ает п ло тн о стью 10 15 г/см 3, т. е. три лли о н то н н в см 3. И м ен н о б лаго д ар я тако й сверх п лотн о сти вещ ества п ульсар сам о сох р ан яется п р и вращ ен и и с о ко ло свето во й ск о ростью . С лед о вательн о , ко гд а м ы го во р и м о ком п актн о сти п ульсар ов, то и м еется в ви д у сверх п ло тн о сть вещ ества в н и х как р езультат гр ави тац и он н о го сж ати я: ц ен тр о б еж н ы е си лы д о лж н ы б ы ть м ен ьш е си л тяго тен и я, связы ваю щ и х вещ ество п ульсар о в. • В -ч етвер ты х , н ер азгад ан н о й загад кой о ставало сь и злуч ен и е К р аб о ви д н о й тум ан н о сти в р ад и о -, гам м а- и р ен тген о вском д и ап азо н ах, а такж е ко см и ч ески х луч ей : К р аб о ви д н ая тум ан н о сть — п о след стви е взры ва сверх н ово й , свети м о сть ко то ро го н аб лю д али в 10 54 г. Ч то ж е является д ей стви тельн ы м и сто ч н и ко м и злуч ен и я в р азли ч н ы х д и ап азо н ах в К р аб ови д н о й тум ан н о сти ? У ч ен ы х б р ало сом н ен и е, ч то п о сле д евяти сто лети й К р аб ови д н ая тум ан н о сть п р оявляет свою акти вн о сть. И б о п р и такой акти вн о сти ср о к ж и зн и К р аб ови д н о й тум ан н о сти н е б о лее 3 00 лет, п о р асч етам уч ен ы х . Д р уго е д ело — если в К р аб ови д н ой тум ан н о сти и м еется вр ащ аю щ аяся н ам агн и ч ен н ая н ей тро н н ая звезд а, котор ая является д ей стви тельн ы м и сто ч н и ко м р ад и о и злуч ен и я, н аб лю д аем о го в н ей . С лед о вательн о , н е сам а К р аб ови д н ая тум ан н о сть является д ей стви тель н ы м и сто ч н и ком рад и о и злуч ен и я, а п ульсар как вр ащ аю щ аяся н ам агн и ч ен н ая звезд а со сверх п ло тн ы м вещ еством . М ало то го, п ульсар как ко м п актн ая н ей тр о н н ая звезд а вр ащ ается вокр уг со б ствен н о й о си со ско ро стью , б ли зко й к ско ро сти света: эта ко м п актн ая н ей тр о н н ая звезд а за 1 с д елает н еско лько д есятко в и со тен о б оро то в во кр уг себ я. «К ем б р и д ж ски й п у льсар » и м еет п ер и о д и злуч ен и я и м п ульса 0 ,33 с, а п ульсар , о б н ар уж ен н ы й ч ер ез го д , — 0 ,0 33 с. Р еко рд см ен о м является п ульсар , о б н ар уж ен н ы й в 1 982 г. в со звезд и и Л и си ч ки : о н и м еет п ер и о д 0 ,001 55 с, т. е. с таки м п ер и о д о м д о лж ен вр ащ аться 645 о б /с. К ак б ы ло о тм еч ен о, н а п о верх н о сти п ульсар а сущ ествует атм о сф ер а и з м агн и тн о го п о ля, си ла котор о го в 10 12р аз п р евы ш ает си лу м агн и тн о го п о ля н а п о верх н о сти
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
211
211
н аш ей З ем ли , и электр и ч ески заряж ен н ы х ч асти ц , котор ы х п о д д ер ж и вает о т «п ад ен и я» вн утр ь п ульсар а то ж е м агн и тн о е п о ле: эта атм о сф ер а и з м агн и тн о го п о ля и электр и ч ески зар яж ен н ы х ч асти ц н а п о верх н о сти п ульсар а увлекается эти м вр ащ ен и ем с о ко ло свето вой скор о стью . И м ен н о п р и тако м б ы стро м вр ащ ен и и его м агн и то сф ер а стан о ви тся д ей стви тельн ы м и сто ч н и ком р ад и о во лн . М агн и то сф ера н а п о верх н о сти п ульсар а р аб отает как си н х ро тро н н ы й уско р и тель, гд е электр и ч ески зар яж ен н ы е ч асти ц ы (электрон ы ) уско ряю тся м агн и тн ы м п о лем , увлекаем ы м вр ащ ен и ем п ульсар а, с о ко ло свето во й скоро стью : зар яж ен н ы е электр и ч ески е ч асти ц ы п р и уско р ен и и со светово й скоро стью и злуч аю т электро м агн и тн ы е во лн ы в р азли ч н ы х д и ап азо н ах — р ад и о , о п ти ч еско м , гам м аи злуч ен и я, р ен тген о вском , ко см и ч ески х луч ей . Т ако вы уд и ви тельн ы е сво й ства п ульсар ов как вр ащ аю щ и х ся н ам агн и ч ен н ы х звезд : о н и д ей стви тельн о п ар ад о ксальн ы , стаб и льн ы и всео б щ и у всех и сслед о ван н ы х п утем н аб лю д ен и й и расч ето в п ульсар ов как н ей тр о н н ы х звезд . П оэто м у п ульсар ы б ы ли и д ен ти ф и ц и р о ван ы с вр ащ аю щ и м и ся н ам агн и ч ен н ы м и н ей тр о н н ы м и звезд ам и : н ей тро н н ы е звезд ы — п ульсары . Н ако н ец , в-п яты х, уч ен ы м и -сп ец и али стам и б ы ла р азгад ан а ещ е од н а загад ка п ульсар о в как н ей тро н н ы х звезд : о ткуд а п ульсар ч ер п ает эн ер ги ю вр ащ ен и я? В р ащ аю щ аяся н ей тр о н н ая звезд а ч ер п ает эн ер ги ю своего вр ащ ен и я с о ко ло светово й ско ро стью и з зап асо в грави тац и о н н о й эн ер ги и свер х п ло тн о го вещ ества: п оле тяго тен и я тако го сверх п ло тн о го вещ ества вели ко . О н о со д ер ж и т о гро м н ую эн ер ги ю , экви вален тн ую м ассе — Е = М 0с 2. И м ен н о б лаго д аря сверх б ы стро м у вр ащ ен и ю с о ко ло свето вой ско ро стью н ей тр о н н ая звезд а ч ер п ает и з зап асо в гр ави тац и о н н ой эн ер ги и свер хп ло тн о го вещ ества, п ло тн ость ко тор о го ρ = 1015 г/см . И все ж е п ул ьсац и и п ульсар ов как вр ащ аю щ и х ся н ей тр о н н ы х звезд н е м о гут п р о д о лж аться б еско н еч н о (т. е. веч н о), и б о у всяко го ко н еч н ого ф ен ом ен а н е б еско н еч н а его эн ер ги я: ко н еч н ы й ф ен о м ен о б лад ает ко н еч н о й эн ер ги ей . П о со вр ем ен н ы м р асч етам , п ульсац и и п ульсар ов б уд ут п р од о лж аться в п р ед елах о т 10 7 д о 1 0 8лет, т. е. о т 10 м лн д о 10 0 м лн лет: тако в срок ж и зн и н ей тр о н н о й звезд ы , о твед ен н ы й ей сам о й п р и ро д о й . Н и ч то н е веч н о в этом м и ро зд ан и и . В се м ало е и все вели ко е вр ем ен н ы . В р ем я, как сказал Ф р и д р и х Н и ц ш е, — ф ен о м ен , ко торы й п о ж и р ает всех сво и х д етей . И так, м ы р ассм о тр ели п ульсар ы , ко торы е н аво д ят н ас н а м ы сль о том , ч то В селен н ая н е такая сп о ко й н ая и р авн о м ерн ая, как н ам каж ется, ко гд а м ы созер ц аем в лун н ую н о ч ь н аш н еб о свод : н аш а В селен н ая — н еи сто вая, как н азвал сво ю кн и гу «Н еи сто вая В селен н ая» зам еч ательн ы й и н д и й ски й астр о ф и зи к Д ж . Н ар ли кар . В сам ом д еле, н аш а В селен н ая, как н аш а ед и н ствен н ая о б и тель, н еи сто ва: в н ей В ели ко е п р евр ащ ается в б ольш о е, а б о льш о е — в м ало е за сч и тан н ы е м и н уты (и ли секун д ы ). П р о стр ан ствен н ая р азм ер н о сть м н о гом и лли о н н ы х ки ло м етров за м гн о вен и е о ка п р евр ащ ается в 10 -ки лом етро вы е ком п актн ы е об ъ екты , каковы м и являю тся п ульсар ы . Н о м ало е н е ф и зи ч ески и ли м атем ати ч ески , а ф и ло со ф ское, ко то ро е во п ло щ ает вели кое — как свер х п ло тн о е вещ ество в п ульсар ах и ли как б еско н еч н о сть п ло тн о сти его в си н гуляр н о сти : вели ко е и м ало е суть взаи м о п ро н и каю щ и е р еальн о сти . П оэто м у и м ало е, как сверх п ло тн о е вещ ество в ко м п актн о й р азм ер н о сти п р о стр ан ства, м о ж ет стать В ели ки м и стан о ви тся и м (Б о льш о й взры в си н гуляр н о сти и и н ф ляц и о н н ая В селен н ая и т. д .). П оэтом у м ало е как ф и ло со ф ская категор и я — вы р аж ен и е взаи м о зави си м ости тр ех ф ун д ам ен тальн ы х р еальн о стей — м атер и и , п р о -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
212
212
стр ан ства и вр ем ен и : и зм ен ен и е о д н ой и з эти х реальн о стей влеч ет за со б о й р ад и кальн о е и зм ен ен и е д вух д р уги х и ли , н ао б оро т, д вух д р уги х — од н о го . М ало е сам о п о себ е В ели ко е, и В ели ко е сам о п о себ е м ало е. Б ез м ало го н е сущ ествует и н е м о ж ет сущ ество вать вели ко е: п ульсар как н ей тро н н ая звезд а н е сущ ествует б ез м и кр оч асти ц -ф ер м и о н ов — н ей тр он о в, п о д ч и н яю щ и х ся закон у зап р ета П аули как ан ти ко ллап си р ую щ ем у зако н у, и вм есте с тем п ульсар как н ей тр о н н ая звезд а — В ели ко е как во п ло щ ен и е сверх п ло тн о го вещ ества. В п р и р о д е вели ко е и м ало е уж и ваю тся вм есте: это зако н п р и ро д ы . Е сли б ы м ало е н е б ы ло б ы вели ки м , то п ульсар как н ей тр о н н ая звезд а н е м о г б ы вр ащ аться со скоро стью , б ли зко й к скор о сти света: он р асп ался б ы н а о тд ельн ы е куски , о ско лки . С о б ствен н о го во ря, сам о о б р азован и е вели ко й кр уп н о м асш таб н ой стр уктур ы В селен н о й как ц ело стн о й суп ер стр уктур ы аб со лю тн о н ем ы сли м о б ез м ало го — ч асти ц , яд ер, ато м о в, м о лекул и т. д . П оэто м у н ам п р ед ставляется, п ер ед ф и ло со ф ам и сто ят б о льш и е и тр уд н ы е зад ач и п ер ео см ы слен и я стар ой тр ад и ц и он н о й катего р и альн о й си стем ы н а о сн ове д о сти ж ен и й ф и зи ки ч асти ц , астр о ф и зи ки и со вр ем ен н о й ко см о ло ги и : ч ер н ы е д ы р ы , п ульсар ы , квазар ы , акти вн ы е галакти ки и т. д . и т. п . тр еб ую т н астоятельн о го н о во го ф и ло со ф ско го о см ы слен и я и п р оясн ен и я.
г. Н ей тр он н ое в ещ еств о к ак св ер хп л отн ое в ж и дк ой сф ер е Н ап ом н и м , что р ан ее м ы о стан авли вали сь н а м ом ен те, ко гд а яд ер н ое го рю ч ее в ц ен тр е звезд ы и сч ер п алось (там о б разо вали сь ато м н ы е яд р а гр уп п ы ж елеза), тер м о яд ер н ы е р еакц и и в яд р е звезд ы п р екр ати ли сь, и о н о стало н еуд ер ж и м о сж и м аться п од д ей стви ем си л тяго тен и я. П о м ер е сж ати я ц ен тр альн ая о б ласть звезд ы все б о льш е р азо гр евается, в р езультате н ач и н ается о б р атн ы й п р о ц есс р асп ад а тяж елы х атом н ы х яд ер н а α -ч асти ц ы , н ей тро н ы и п ро то н ы . В о б ы ч н ы х усло ви ях н а З ем ле своб од н ы й н ей тр о н ж и вет н е о ч ен ь д о лго : п р и м ер н о за 1 2 м и н (это п ер и о д п о лурасп ад а н ей тро н а) о н р асп ад ается н а п рото н , электро н и ан ти н ей тр и н о : О д н ако вы сокая п ло тн о сть вещ ества в ц ен тр е звезд ы п р и во д и т к том у, что н ей тр о н там сущ ествует как стаб и льн ая ч асти ц а. Б о лее то го , п р о и сх од и т о б р атн ы й п р о ц есс п р евращ ен и я п р о тон о в в н ей тро н ы с и сп ускан и ем п ози тро н ов и н ей тр и н о п о сх ем е: Т аки м о б р азо м , ч и сло н ей тр о н о в в ц ен тр е звезд ы н еп р ер ы вн о возр астает. В ещ ество ц ен тр альн о й об ласти зв езд ы стан о ви тся, как го вор ят, ней т ронно д о м и ни рованны м . И это увели ч ен и е ч и сла н ей тр о н о в н ач и н ает п р еп ятствовать д альн ей ш ем у сж ати ю яд р а звезд ы . З д есь в и гр у вступ ает так н азы ваем о е д авлен и е вы р о ж д енного нейт ронно го га за, связан н о е с кван то во -м ех ан и ч ески м и эф ф ектам и . Э то д авлен и е во зн и кает о чен ь р езко — за сто ль м алое вр ем я, что за н его н е усп еть н ап и сать и п ар у стро к. Д авлен и е стан о ви тся н асто лько б о льш и м , ч то гр ави тац и о н н о е сж ати е н а вр ем я п р и о стан авли вается — п р о и сх од и т от ско к. Э то тот сам ы й о тско к в яд р е звезд ы , ко то р ы й п о ро ж д ает в сверх н о во й уд ар ную во лну.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
213
213
О д н о и з важ н ей ш и х д о сти ж ен и й кван то во й м ех ан и ки со сто и т в о ткр ы ти и о соб о го класса ч асти ц , н азы ваем ы х ф ерм и о н ам и . И х о соб ен н о сть заклю ч ается в то м , ч то д ва о д и н ако вы х ф ер м и о н а н е м о гут н ах од и ться в о д н о м и то м ж е кван товом со сто ян и и . Э то и звестн о е п р ави ло кван то во й м ех ан и ки , н азы ваем о е пр инцип ом П а ули. К ф ерм и о н ам о тн о сятся, в ч астн о сти , электр о н ы , п ро то н ы и н ей тр о н ы . А ч то о зн ач ает вы раж ен и е «д ве ч асти ц ы н аход ятся в о д и н ако во м со сто ян и и »? С о сто ян и е ч асти ц ы х ар актер и зуется н еко то р ы м ч и сло м д и н ам и чески х п ер ем ен н ы х , таки х как эн ер ги я, и м п ульс, м ом ен т и м п ульса, сп и н и т. д . П о этом у, если м ы , скаж ем , р ассм атр и ваем электро н ы в н еко торо м зад ан н о м об ъ ем е, и м ею щ ем о п р ед елен н ую эн ер ги ю , то м ы д о лж н ы п р ед п о л агать, ч то о н и р азли ч аю тся п о д р уги м д и н ам и ч ески м х ар актер и сти кам , в д ан н ом случ ае — п о сп и н у и и м п ульсу. Т аки м о б р азо м , п р и зад ан н о й о б щ ей эн ер ги и ч и сло электрон о в в д ан н ом о б ъ ем е о гр ан и ч ен о п р ави ло м кван то во й м ех ан и ки . Д о п усти м о е ч и сло электро н ов, а вм есте с н и м и х д авлен и е, р астут с увели ч ен и ем п ло тн о сти эн ер ги и п о о п р ед елен н о м у зако н у. Э ти кван товы е эф ф екты весьм а сущ ествен н ы п р и тако й вы со кой п ло тн о сти вещ ества, ко то р ая и м еет м есто в б елы х кар ли ках и н ей тро н н ы х звезд ах . Э лектро н ы в б елы х кар ли ках и н ей тр о н ы в н ей тр о н н ы х звезд ах р асп р ед еляю тся таки м о б р азо м , ч то н и зкоэн ергети ч ески е со сто ян и я о казы ваю тся зан яты м и , а соо тн о ш ен и е д авлен и е — эн ер ги я след ует вы ш еуп о м ян уто м у зако н у. В таки х случаях го во рят, ч то вещ ество вы ро ж д ен о , п о том у ч то со ставляю щ и е его ч асти ц ы (электро н ы — в б елы х кар ли ках и н ей тр о н ы — в н ей тро н н ы х звезд ах ) ж естко о гр ан и ч ен ы в д ви ж ен и ях и в о тн ош ен и и н еко то р ы х д р уги х ф и зи ч ески х сво й ств. С ам о ж е яд ро п о сле о тско ка р асш и р яется н ед о лго , п ото м у ч то п р и р асш и р ен и и д авлен и е о ч ен ь б ы стро п ад ает. Я д ро сн о ва н ач и н ает сж и м аться. Т аки м о б р азо м , яд р о м о ж ет со верш и ть н еско лько ко леб ан и й «сж ати е — р асш и р ен и е», п о сле ч его п ер ехо д и т в н еко торо е стац и о н ар н о е со сто ян и е п р и усло ви и , ч то д авлен и е вы ро ж д ен н о го газа ф ер м и о н о в м о ж ет п р о ти во сто ять си лам тяго тен и я . А это во зм о ж н о то лько в то м случ ае, если м асса яд р а н е сли ш ком вели ка — во всяко м случ ае, н е б о льш е 2 -3 M⊙ П оэто м у важ н о зн ать, ско лько вещ ества о стается в ц ен тр альн о й о б ласти звезд ы , со хр ан яю щ ей ся п о сле взры ва. Р асч еты п о казы ваю т, ч то , н ап р и м ер , д ля звезд ы с н ач альн о й м ассо й 2 5 M⊙ , остается м асса, р авн ая п р и м ер н о 1 ,6 M⊙ В р езультате во зн и кает усто й ч и вая звезд а, со стоящ ая в о сн о вн о м и з н ей тр о н ов. П ло тн о сть вещ ества в ц ен тр е н ей тр о н н ой звезд ы д о сти гает 1 0 15 г/см 3. В зр ы в — это сви д етельство н ар уш ен и я вн утр ен н его р авн о веси я звезд ы , и , ч то б ы п о н ять, п о ч ем у и ко гд а это н ар уш ен и е п ро и схо д и т, н еоб хо д и м о п р еж д е всего зн ать, как воо б щ е п о д д ер ж и вается р авн о веси е в звезд ах. В п р ед ы д ущ и х главах м ы го во р и ли о том , как со б ствен н о е гр ави тац и о н н о е п о ле м асси вн ы х об ъ екто в заставляет и х сж и м аться. И если вн утр ен н ее д авлен и е н ед о стато ч н о д ля то го, ч то б ы во сп р еп ятствовать сж ати ю , то м асси вн ы е о б ъ екты ко ллап си р ую т. Т о т ф акт, что С о лн ц е, м асса ко торо го со ставляет 2 •1030 кг, со хр ан яет н еи зм ен н ы м и сво и р азм еры , сви д етельству ет о сущ ество ван и и вн утр и н его си льн о го д авлен и я. К ак ж е со зд ается тако е д авлен и е? С о гласн о совр ем ен н ы м п р ед ставлен и ям , звезд ы о б р азую тся п р и сж ати и м еж звезд н о го газо-пы лево го о бла ка . П о м ер е сж ати я о б лако п о степ ен н о д ро б и тся н а м н о ж ество м елки х ч астей . К аж д ая ч асть п р о д о лж ает сж и м аться д альш е и п р и это м н агр евается, о соб ен н о в сер ед и н е. Э ту р ан н ю ю стад и ю ж и зн и звезд и сслед овал яп о н ски й астро ф и зи к Ч . Х аяш и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
214
214
К о гд а тем п ератур а в ц ен тре звезд ы стан о ви тся д о стато ч н о вы со ко й , н ач и н аю тся р еакц и и терм ояд ер н о го си н теза: звезд а, как го вори тся, вступ ает в п о р у сво ей зр ело сти . К ак то лько звезд а н ач и н ает «р аб о тать» как яд ер н ы й р еактор , кач ествен н ая кар ти н а ее эво лю ц и и сво д и тся к след ую щ ем у. С н ач ала б лаго д ар я реакц и ям яд ерн о го си н теза вод ор од п р евр ащ ается в гели й . В это м п ро ц ессе вы сво б ож д ается эн ерги я, ко то р ая п р еп ятствует сж ати ю звезд ы п од д ей стви ем со б ствен н о го тяго тен и я. П о ка р еакц и и яд ерн о го си н теза п р о д о лж аю тся, звезд а, как го вор ят, н аход и тся н а главн о й п о след овательн о сти . С тад и я главн о й п о след о вательн ости — сам ая п р о д о лж и тельн ая в ж и зн и звезд ы , п р и ч ем д ли тельн о сть ее зави си т о т м ассы звезд ы . Ч ем б о льш е м асса, тем м ен ьш е вр ем я п р еб ы ван и я н а главн о й п о след о вательн о сти , так как в м асси вн ы х звезд ах во д о ро д вы гор ает б ы стр ее. К о гд а и сч ер п ы ваю тся зап асы во д о ро д а, о со б ен н о в яд р е звезд ы , звезд а н ач и н ает сж и м аться, и б о п о сле п р екр ащ ен и я яд ер н ы х р еакц и й звезд а тер яет сп о со б н о сть п р о ти во сто ять тяго тен и ю . О д н ако, сж и м аясь, яд ро разо гр евается ещ е б о льш е, и в р езультате п овы ш ен и я тем п ер атур ы н ачи н ается след ую щ и й ц и кл яд ер н ы х р еакц и й . В эти х р еакц и ях гели й п р евр ащ ается в углер од , затем п ревр ащ ается в ки сло ро д и н ео н и т. д . Н а каж д о й ступ ен и это й сер и и р еакц и й о б р азую тся все б о лее м асси вн ы е ато м н ы е яд р а. К аж д о е атом н о е яд р о п огло щ ает д о п олн и тельн о п о о д н о й α -ч асти ц е (т. е. п о о д н ом у яд р у атом а гели я), п р и этом его зар яд во зр астает н а 2 , а м ассово е ч и сло — н а 4 . К ак то лько яд р а о ч ер ед н о го ти п а п р евр ащ аю тся в б о лее м асси вн ы е яд р а след ую щ его ти п а, си н тез п р екр ащ ается. Э то вед ет к о слаб лен и ю п р о ти во д ей стви я си лам тяго тен и я, ко тор ы е сн о ва н ач и н аю т сж и м ать яд ро звезд ы , ещ е б о лее п о вы ш ая его тем п ер атур у. К о гд а тем п ер атур а д о стато ч н о во зр астает, н ач и н аю тся яд ер н ы е р еакц и и след ую щ его ц и кла. И п о ка о н и п р о д о лж аю тся, д альн ей ш ее сж ати е звезд ы п р и о стан авли вается. Э ти р еакц и и п р и во д ят ато м н ы е , яд р а ещ е н а о д н у ступ ен ьку вы ш е, д о б авляя и м п о α -ч асти ц е. П р и д о стато ч н о вы соки х тем п ер атур ах о н и м о гут сли ваться в б о лее м асси вн ы е яд р а. Н ап р и м ер, п р и го р ен и и углер о д а д ва яд р а углер о д а со ед и н яю тся, о б р азуя яд ро м агн и я. Т ак и п р о д о лж ается это т м н о го сту п ен ч аты й п р оц есс «вклю ч ен и я — вы клю ч ен и я» яд ер н ы х р еакц и й . О д н ако сущ ествует п р ед ельн ы й р азм ер ато м н о го яд ра, вы ш е ко тор о го яд ер н ы е р еакц и и си н теза стан о вятся энер гет и чески невы го д ны м и. Э то т п р ед ел леж и т в о б ласти яд ер, б ли зки х к яд р у ж елеза (м ассо во е ч и сл о 5 6) и так н азы ваем о й гр уп п е ж елеза, куд а вх од ят ж елезо , ко б альт и н и кель. Ч то п ро и схо д и т со звезд о й , п о ка и д ут яд ер н ы е р еакц и и ? Э то о п ять ж е зави си т о т то го , како ва м асса звезд ы . В о б щ ем случ ае яд р о звезд ы все б о льш е сж и м ается и н агр евается, в то вр ем я к ак вн еш н яя об о лоч ка р асш и р яется и о хлаж д ается. Т аки м о б р азом , вн еш н и й н аб лю д атель ви д и т, ч то р азм ер звезд ы увели ч и вается, а ее ц вет стан о ви тся кр асн оваты м (п о след н ее — след стви е о х лаж д ен и я об о лоч ки ). Т аки е звезд ы н азы ваю тся кра сны м и ги га нт ам и . Э то как р аз то т м о м ен т в ж и зн и звезд ы , ко гд а о н а го то ва п р евр ати ться в свер хно вую , если то лько м асса ее д о стато ч н о вели ка (6 Л /о ). П о гр уб ы м оц ен кам , звезд а с м ассо й , в 6 и ли б о лее р аз п р евы ш аю щ ей м ассу С о лн ц а, стан ови тся сверх н ово й и взр ы вается. К ако ва о б щ ая стр уктур а звезд ы н езад о лго д о взр ы ва? О б о ло ч еч н о е стро ен и е звезд ы в стад и и п р ед свер х н о во й н ап о м и н ает стр о ен и е луко ви ц ы : звезд а и м еет об о лоч еч н ую , сло и стую структур у. Ч ем глуб ж е н ах о д и тся сло й , тем вы ш е его тем п ератур а и д альш е о н п р ош ел п о ц еп оч ке яд ер н ы х р еакц и й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
215
215
Т ак, вн еш н яя об о ло ч ка со сто и т и з во д ор о д а. Э то т вод оро д н е уч аствует в тер м о яд ер н ы х р еакц и ях , так как тем п ер атур а во вн еш н ей о б о ло ч ке н и ж е п о ро гово й тем п ер атур ы р еакц и и . С лед ую щ ая об о лоч ка со сто и т в о сн о вн о м и з гели я с н еб о льш о й п р и м есью углер од а. Д алее н ах о д и тся углер о д н ы й слой с н еб о льш и м и п р и м есям и ки сло ро д а, н ео н а и м агн и я. З атем след ую т то н ки е сло и н ео н а, ки слор од а и кр ем н и я. И н ако н ец , ц ен тр альн ая ч асть звезд ы состо и т и з яд ер, отн о сящ и х ся к гр уп п е ж елеза. Т ак как тяж елы е яд р а об р азо вали сь и з б о лее легки х в р езультате д о б авлен и я α -ч асти ц с м ассо й 4 а. е. м ., то м асса каж д ого п о след ую щ его яд р а б о льш е м ассы п р ед ы д ущ его н а 4 а. е. м .
Р и с. 2.4
Т еп ер ь в ц ен тр альн о й об ласти звезд ы д о лж н о п ро и зой ти чт о-т о , вклю ч аю щ ее м ех ан и зм взры ва? П р еж д е всего, оч еви д н о, н ар уш ается р авн о веси е в яд р е звезд ы , и д авлен и е там уж е н е м о ж ет п р о ти во сто ять си лам тяго тен и я. 1. Т ак п ро и схо д и т п о то м у, что н а яд р ах гр уп п ы ж елеза п ро ц есс тер м о яд ер н о го си н теза закан ч и вается, а вед ь и м ен н о вы д елен и е тер м о яд ерн о й эн ер ги и уд ер ж и вает яд р о звезд ы о т сж ати я: устан авли вается п р о ти во б ор ство б ар и о н и ч еской и ан ти -б ар и о н и ч еско й си л м атер и и . 2. П р и сж ати и яд р а звезд ы вы сво б о ж д ается гр ави тац и о н н ая эн ер ги я. К аки м о б р азом эта эн ер ги я п ер ед ается и з яд р а во вн еш н и е о б ласти звезд ы ? П о этом у сей ч ас со ср ед о то ч и м вн и м ан и е н а вн еш н и х сло ях звезд ы , ко то р ы е вн езап н о п о луч и ли и зн утр и о гром н ы й п р и то к эн ер ги и . Р езко е во зд ей стви е н а вн еш н ю ю об о ло ч ку и зн утр и и м еет х ар актер уд ар н о й во лн ы ги ган тски х р азм еров. У д ар н ая волн а о б ы ч н о п р ед ставляет со б о й п о верх н о сть р азр ы ва, т. е. п о вер х н о сть, п о об е стор о н ы ко то ро й д авлен и е, п ло тн о сть и тем п ер атур а газа р азли ч н ы . Э то во зм ущ ен и е р асп ро стран яется в ср ед е п о д о б н о звуку у свер хзвуково го сам о лета. Р асп ро стр ан яясь п о звезд е, ги ган тская уд ар н ая волн а п р о и зво д и т д ва эф ф екта. В о -п ер вы х , он а р азо гр евает вещ ество в сло ях , леж ащ и х вы ш е яд р а звезд ы , вы зы вая в н ем , х о тя и н ен ад о лго , терм ояд ер н ы е р еакц и и . Э то т п ро ц есс н азы вается взр ы в-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
216
216
н ы м н уклео си н тезо м . М акси м альн ая тем п ер атур а в уд ар н о й во лн е н а н еско лько секун д д о сти гает п р и м ер н о 4·10 9К в кр ем н и евой и ки сло ро д н о й о б о лоч ках , п о степ ен н о ум ен ьш аясь п о м ер е р асп ро стр ан ен и я во лн ы н ар уж у. В о -втор ы х , уд ар н ая во лн а р азго н яет вещ ество о б о ло ч ки д о скор о сти , п р евы ш аю щ ей п ар аб о ли ческую скор ость д ля п р ео д о лен и я си л со б ствен н о го гр ави тац и о н н о го п о ля. П оэтом у об о ло чка о тр ы вается о т звезд ы и сб р асы вается в м еж звезд н о е п р о стр ан ство . И м ен н о так в ко н еч н о м сч ете и п ро и схо д и т взр ы в звезд ы сверх н о во й . В п и ке свети м о сти свер х н о вая п о м ощ н о сти и злуч ен и я м о ж ет ср авн и ться с ц ело й галакти ко й , со д ер ж ащ ей д о ста м и лли ар д о в об ы ч н ы х звезд . Б о лее п яти д есяти лет н азад д ва вы д аю щ и х ся астр о н о м а Д ж . О п и к и Ф . Х о й л н езави си м о вы сказали п р ед п о ло ж ен и е, ч то ги ган тски й взр ы в звезд ы м ож ет и н и ц и и р о вать п р о ц есс об р азо ван и я н о вы х звезд . К ак м ы уж е п и сали , п р ед п о лагаю т, ч то звезд ы о б разую тся и з сж и м аю щ его ся о б лака газа и п ы ли . Т р уд н о сть (д ля о б ъ ясн ен и я) м о ж ет заклю ч аться в то м , ч то м еж звезд н ы е о б лака сли ш ко м р азр еж ен ы , ч тоб ы н ачало сь сж ати е. К о гд а вещ ество си льн о р азр еж ен о , си лы тяго тен и я сли ш ком м алы . Н а о сн о ван и и зако н а о б р атн ы х квад р ато в н етр уд н о п о н ять, ч то со б ствен н о е п о ле тяго тен и я р азреж ен н о го о б лака н асто лько м ало , ч то д аж е н еб о льш о е вн утр ен н ее д авлен и е в о б лаке сп о со б н о п р ед отвр ати ть стр ем лен и е си л тяго тен и я сж ать об лако. К аки м ж е об р азо м н ач и н ается сж ати е? Н ач альн ы й сп у ско вой м ех ан и зм зап ускает уд ар н ая во лн а, п о ро ж д ен н ая сверх н о во й . П о д возд ей стви ем уд ар н о й волн ы вн еш н яя о б о ло ч ка сб р асы вается в о кр уж аю щ ее п ро стран ство . С б р ош ен н о е вещ ество п ер во н ач альн о уд аляется во все сторо н ы со скор о стью о ко ло 10 0 00 км /с. П о степ ен н о о н о зам ед ляется, сталки ваясь с р азр еж ен н ы м вещ еством в о кр уж аю щ ем п р о стр ан стве. П р и м ер н о за 1 О О О лет о н о п ро й д ет р ассто ян и е око ло 4 св. лет и ско ро сть его д ви ж ен и я п о н и зи тся д о 1 0 00 км /с. С ам ы е стар ы е и з со хр ан и вш и х ся о статко в взр ы ва свер х н о вы х о б н ар уж и ва ю т н а р ассто ян и ях 20 0 св. лет о т м еста взр ы ва. И х скоро сть к этом у вр ем ен и п ад ает уж е д о 5 0 км /с. Т аки е о ско лки , н азы ваем ы е о статкам и свер х н о вы х , зам еч ен ы в сам ы х р азн ы х об ластях н аш ей галакти ки . С то ч ки зр ен и я теор и и звезд оо б р азован и я в это м п р о ц ессе и н тер есн о то, ч то уд ар н ая во лн а, связан н ая с р азлетаю щ и м ся о т сверх н о во й вещ ество м , м о ж ет со зд ать то сам о е п ер во н ач альн о е сж ати е м еж звезд н о го о б лака, котор о е п р и вод и т в д альн ей ш ем к р азви ти ю п р оц есса звезд о об р азо ван и я. • С ло й I. Т о н ки й вн еш н и й сло й (I) — это м агн и тн ы й сло й и з п ло тн о уп ако ван н ы х ато м о в. • С ло й П . В след ую щ ей о б ласти (II) яд р а р асп о ло ж ен ы в ви д е о б ъ ем н о ц ен тр и ро ван н о й куб и ч еской р еш етки . П о ч ти весь этот сло й п ред ставляет со б ой сло й с твер д ой кор о й с п лотн о стью ~ 4 ,3 • 1011 ρ 0 (ρ 0 — п ло тн о сть об ы ч н о й во д ы ). • С ло й III. В о вн утр ен н ей ко р е (III) яд р а о б р азую т такую ж е р еш етку, а п ло тн ость д о сти гает ~ 2 · 10 14 р 0. • С ло й IV. С лед ую щ ая о б ласть (IV) со сто и т в о сн о вн о м и з н ей тр о н ов. П ло тн о сть у ее вн утр ен н ей гран и ц ы д о сти гает ~ 4,7 •1014 ρ 0. • С ло й V. Ц ен тр альн ая о б ласть (V), во зм о ж н о , со сто и т и з ги п ер о н о в и п и о н ов; ее сво й ства ещ е м ало и зуч ен ы . П ло тн о сть зд есь м о ж ет д ости гать ~ 10 15 ρ 0·
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
217
217
Р и с. 2.5. С еч ен и е н ей тр он н ой зв езды С еч ен и е н ей тр о н н о й звезд ы м ассо й 1,4 M⊙ и р ад и усом 1 6 км
О гро м н ая п ло тн о сть вещ ества в н ей тро н н о й звезд е и о тли ч ает то т п р ед ел со сто ян и й свер х п ло тн о го вещ ества, о ко то р ы х м ы м о ж ем увер ен н о р ассуж д ать, о п и р аясь н а сего д н яш н и й ур овен ь н аш и х ф и зи ч ески х зн ан и й . И все ж е хоч ется сп р о си ть: а что б уд ет, если п р и взр ы ве о ч ен ь м асси вн о й звезд ы со х р ан и тся о стато к м ассо й б о льш е 3 M⊙ ? И з п р и вед ен н о го ан али за след ует, ч то тако й остато к н е м ож ет сущ ество вать в ф о рм е усто й ч и во й н ей тр о н н о й звезд ы . Я д р о в этом случ ае д о лж н о сж и м аться д альш е, д о сти гая ещ е б о льш и х п ло тн остей , ч ем в н ей трон н о й звезд е. Н о м о ж ет ли вещ ество п р и таки х п лотн о стях эф ф екти вн о п р о ти во сто ять си лам тяго тен и я? П о п ы тка о твети ть н а это т во п ро с уво д и т н ас за п р ед елы со вр ем ен н о й ф и зи ки сверхп ло тн о го вещ ества. Е сли ж е сч и тать, что и звестн ы е н ам ф и зи ч ески е зако н ы о стаю тся в си ле, то о твет б уд ет о тр и ц ательн ы м . В этом случ ае яд ро -о стато к п р етер п евает гр ави тац и о н н ы й ко ллап с и стан о ви тся ч ер н о й д ы ро й . Н о вер н ем ся к н ей тр о н н ы м звезд ам . В о зм о ж н о сть сущ ество ван и я н ей тр о н н ы х звезд б ы ла п ред сказан а ещ е в 3 0 -х гг. Л . Д . Л ан д ау, а такж е Р . О п п ен гей м ер ом и X. С н ай д ер ом . С вязь н ей трон н ы х звезд со свер х н о вы м и и и х м есто в о б щ ей сх ем е эво лю ц и и звезд п ро ясн и ли сь то лько в 60 -х гг. К сч астью , н ео ж и д ан н о е откр ы ти е п ульсар ов в 196 7 г. п о м о гло астро н ом ам . С ей ч ас уж е н е вы зы вает сом н ен и й , ч то п ульсар ы — это н е ч то и н о е, как вр ащ аю щ и еся н ам агн и ч ен н ы е н ей тро н н ы е звезд ы . (Д аж е н али ч и е во зм о ж н ы х (п о ка ещ е н еи звестн ы х) си л н е м о ж ет п р и вести к о стан овке ко ллап са звезд ы б о льш о й м ассы .) Н екотор ы е уд и ви тельн ы е сво й ства п ер вого п ульсар а, оказало сь, п р и сущ и и всем о стальн ы м . • В о -п ер вы х , п ер и о д и злуч ен и я п ульсар а д ля астро н ом и ч еско го о б ъ екта о ч ен ь м ал (п ор яд ка 1 с). Н аи м ен ьш и й и звестн ы й п ер и о д со ставляет 0 ,0 33 с — это п ер и од п ульсар а в К раб о ви д н о й тум ан н о сти . • В о -втор ы х , п ер и о д ы п ульсар ов п о р ази тельн о стаб и льн ы : и х м о ж н о о п р ед ел и ть с о гро м н о й то чн о стью . О д н ако стаб и льн о сть п ери о д а п ульсара сох р ан яется ли ш ь н а п р о тяж ен и и ср авн и тельн о н еб о льш и х п ро м еж утко в врем ен и . Е сли н аб лю д ать п ульсар ы в теч ен и е д ли -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
218
218
тельн о го п ери о д а вр ем ен и , то у б о льш и н ства и з н и х об н ар уж и вается м ед лен н о е веко во е увели ч ен и е п ер и о д а п ульсац и й . Х ар актер н о е о тн о си тельн о е увели ч ен и е п ер и о д а со ставляет 1 0 -15. Э то и есть х арактер н ы й м асш таб вр ем ен и ж и зн и п ульсара — 107 и 10 8 лет (1 0 -1 00 м лн лет). П ло тн о сти ρ, б о льш е ч ем в 10 7 р аз п р ево сх од ящ и е п ло тн о сть об ы ч н о й во д ы , х ар актер н ы д ля вещ ества в б елы х кар ли ках и ли во вн еш н и х сло ях н ей тр о н н ы х звезд . Т аки м о б р азом , н али ч и е п ульсар о в м ож н о р ассм атри вать как д оказательство сущ ество ван и я н ей тро н н ы х звезд . С во ю эн ер ги ю вр ащ ен и я н ей тр о н н ая звезд а ч ер п ает и з зап асо в гр ави тац и о н н о й эн ер ги и сж и м аю щ его ся яд ра, вр ащ аясь со скор о стью н еско лько об о ро то в в секун д у. П о ле тяготен и я н ей тро н н ой звезд ы д о стато ч н о вели ко , ч тоб ы ей н е д ать р асп асться о т тако го б ы стро го вр ащ ен и я. М ен ее п лотн ая звезд а, д аж е б елы й кар ли к, р азлетелась б ы н а куски , если б ы вр ащ алась с тако й ско ро стью . В п р о ч ем , ч то б ы со зд ать и м п ульсн о е и злуч ен и е о д н о го то лько вр ащ ен и я н ед о стато ч н о. Н еоб хо д и м о ещ е н али ч и е м агн и тн о го п о ля. И м п ульсн о е и злуч ен и е п ульсар а о б ъ ясн яется: 1) вр ащ ен и ем н ей тр о н н о й звезд ы ; 2) н али ч и ем м агн и тн о го п о ля. С о гласн о теор и и , вп ер вы е вы д ви н уто й Т . Г о лд ом в 19 68 г., р ад и о и злуч ен и е во зн и кает в атм о сф ер е п ульсар а, со стоящ ей и з электр и ч ески заряж ен н ы х ч асти ц . Н есм о тр я н а о ч ен ь си льн о е п о ле тяго тен и я, эти ч асти ц ы м о гут «п лавать» н ад п о верх н о стью п ульсар а, п ото м у что о т п ад ен и я и х уд ер ж и вает си льн о е м агн и тн ое п о ле, которое в 10 12 р аз б о льш е, ч ем м агн и тн о е п о ле н а п оверх н о сти З ем ли . В р ащ аясь, п ульсар увлекает за со б о й и эту атм о сф ер у. Ч ем д альш е н ахо д ятся ч асти ц ы о т оси вр ащ ен и я, тем вы ш е и х ли н ей н ая ско ро сть — то чн о так ж е, как в кар усели , гд е ее вн еш н и е ч асти д ви ж утся б ы стр ее, ч ем вн утр ен н и е. П оэто м у п р и д о стато ч н о б о льш и х р ассто ян и ях о т о си вр ащ ен и я п ульсар а зар яж ен н ы е части ц ы д ви ж утся со скоростям и , б ли зки м и к скор о сти света. И м ен н о эти ч асти ц ы , д ви ж ущ и еся с о ко ло световой скор о стью , и и злуч аю т р ад и о во лн ы . И з-за тор м ож ен и я м агн и тн ы м п о лем вр ащ ен и е п ульсар а зам ед ляется. М агн и тн ы е си ло вы е ли н и и как б ы н ам аты ваю тся вокр уг вр ащ аю щ ей ся н ей трон н о й звезд ы , со п р оти вляясь д альн ей ш ем у закруч и ван и ю . В р езультате п ер и о д п у льсац и й р астет. И если п о н ач алу п ульсар вр ащ ается о ч ен ь б ы стро , то со вр ем ен ем , тер яя ско ро сть вр ащ ен и я, о н ф акти ч ески п ер естает б ы ть п ульсар о м . В р ем я, в течен и е ко то ро го это п р о и сх од и т, зави си т, ко н ечн о , о т м агн и тн о го п о ля п ульсар а, н о д ля всех р азум н ы х м од елей о н о леж и т в и н тер вале п р и м ер н о 10 7-108 лет. (О б щ ее ч и сло п ульсар о в в н аш ей Г алакти ке со ставляет о ко ло 2 · 10 5, т. е. 200 0 00 . В ср ед н ем в сто лети е р о ж д аю тся 2 -3 п ульсар а — это п р и б ли зи тельн о совп ад ает с ч асто то й всп ы ш ек сверх н о вы х в Г алакти ке.) Н али ч и е п ульсар а в К р аб о ви д н о й тум ан н о сти п ом о гает о б ъ ясн и ть и д р уго е загад о ч н о е явлен и е: К р аб ови д н ая тум ан н о сть и злуч ает р ад и о во лн ы , р ен тген овски е, гам м а-, а такж е ко см и ч ески е луч и . Н о о ткуд а о н а ч ер п ает свою эн ер ги ю ? Е д ва ли м о ж н о о ж и д ать, ч то взр ы в сверх н о во й , н аб лю д авш и й ся в 10 54 г., сп устя д евять сто лети й п од д ер ж и вает акти вн о сть тум ан н о сти . Д р уго е д ело — п ульсар : б лагод ар я о б ш и р н ы м зап асам гр ави тац и о н н о й эн ерги и , о н вп о лн е м о ж ет п и тать эту акти вн ость. О ц ен ки п о казы ваю т, ч то н ей тр о н н ая звезд а в К р аб ови д н о й тум ан н о сти вслед стви е зам ед лен и я своего вр ащ ен и я каж д ую секун д у тер яет о ко ло 3 · 10 31Д ж эн ер ги и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
219
219
Э та вели ч и н а в 10 р аз п р ево схо д и т о б щ ую м о щ н о сть и злуч ен и я ту м ан н о сти во всем д и ап азо н е электро м агн и тн о го сп ектр а (р ад и о , ви д и м ом , р ен тген о вско м и д руги х д и ап азо н ах). О стальн ая ч асть эн ер ги и ун о си тся о т звезд ы ко см и ч ески м и луч ам и . К аки м о б р азо м вр ащ аю щ ееся тело м о ж ет р езко увели ч и ть сво ю угло вую ско ро сть? Ф и гур и ст н а льд у и зм ен яет ско ро сть сво его вр ащ ен и я, р азво д я р уки в стор о н ы и ли п р и ж и м ая и х к телу. В п ервом случ ае увели ч и вается м ом ен т и н ер ц и и ф и гур и ста и соо тветствен н о ум ен ьш ается его угло вая скоро сть, во вто ром — н ао б оро т. Е сли н а п о вер хн о сти п ульсар а п ро и схо д и т како е-то п ер ер асп р ед елен и е вещ ества, п ри во д ящ ее к ум ен ьш ен и ю его м ом ен та и н ер ц и и , то угло ва я скорость п ульсар а р астет, а п ер и о д ум ен ьш ается. Ч тоб ы «сб о й » б ы л р езки м , п ер ер асп р ед елен и е вещ ества д о лж н о п ро и схо д и ть о чен ь б ы стро . П р ед п о лагаю т, ч то п о след н ее м ож ет случ и ться п р и звезд от рясени и (п о д об н о зем летрясен и ю н а З ем ле). В ы со кая то чн о сть, с ко то ро й п овтор яю тся и м п ульсы п ульсар о в, п о зво ли ла астро н ом ам п р овер и ть н екотор ы е то н ки е эф ф екты о б щ ей теор и и отн о си тельн о сти .
§2. Э к стр ем ал ь н ы е состоя н и я в ещ еств а (Э С В ) В сво ей р аб оте Д . А . К и рж н и ц д ает след ую щ ее о п ред елен и е экстр ем альн ы х со сто ян и й вещ ества: «С о сто ян и я вещ ества с н ео б ы ч н о вы со ко й ко н ц ен тр ац и ей эн ер ги ей (экстр ем альн ы е со стоян и я вещ ества, Э С В ) и зд авн а п р и влекали к себ е б о льш о е вн и м ан и е у ч ен ы х и п р акти ков. Э то связан о п р еж д е всего с н ем алы м сам о сто ятельн ы м и н тер есом , ко то р ы й вы зы ваю т Э С В : ф и зи ка Э С В , вклю ч аю щ ая в себ я ф и зи ку вы со ки х д авлен и й и ф и зи ку вы соки х тем п ер атур , со ставляет сущ ествен н ую ч асть то й об ласти н ауки , о б ъ екто м ко то ро й служ и т сам о вещ ество , — ф и зи ки ко н д ен си р о ван н ы х ср ед , ф и зи ки п лазм ы , яд ерн о й ф и зи ки и т. п . Д р угая, н е м ен ее важ н ая, п р и ч и н а со сто и т в том , что ф и зи ка Э С В служ и т н ео б х о д и м ы м элем ен то м ф и зи ч еско го ф ун д ам ен та гео ф и зи ки и п лан ето ло ги и , астро ф и зи ки и ко см о ло ги и , м н о ги х п р и клад н ы х н аук» (Э н ц и кло п ед и я. С о вр ем ен н о е естество зн ан и е. Т о м 4. Ф и зи ка элем ен тар н ы х ч асти ц . А стро ф и зи к а. М ., 200 0. С . 81 ). Э кстр ем альн ы е со сто ян и я вещ ества возн и каю т п р и экстр ем альн ы х вн еш н и х усло ви ях. «Э С В во зн и каю т п о д д ей стви ем экстр ем альн ы х вн еш н и х усло ви й , си льн о о тли ч аю щ и х ся о т н ор м альн ы х . К и х ч и слу о тн о сятся п р еж д е всего вы со ки е д авлен и е и тем п ер атура, — о тм еч ает Д . А . К и р ж н и ц . — В п о след н и е го д ы к экстр ем альн ы м вн еш н и м усло ви ям о тн о сят и си льн ы е м агн и тн ы е п о ля. И м ен н о экстр ем альн ы е усло ви я о б есп еч и ваю т и сто ч н и к эн ер ги и , п ер ед ач а ко то ро й вещ еству сущ ествен н о п о вы ш ает его п ло тн о сть эн ер ги и . В п р и ро д е таки е усло ви я во зн и каю т п о д д ей стви ем си л тяго тен и я; и скусствен н ы м о б р азом и х со зд аю т в сп ец и альн ы х п р и б ор ах и устан о вках » (Т ам ж е). В сво ей р аб о те Д . А . К и р ж н и ц д ает о п р ед елен и е вещ ества, отм еч ая, ч то «п р и д ад и м ем у м акси м альн о ш и р о ко е толко ван и е, п о н и м ан и я п о д вещ ество м лю б ую п рот яж енную (и п о это м у ж е ч увстви тельн ую к ф о р м е и р азм ер ам ) си ст ем у ча ст иц и п олей, ко тор ая служ и т „стр о и тельн ы м м атер и ало м " ф и зи ч ески х об ъ екто в. Т ако е о п р ед елен и е о хваты вает все и звестн ы е ф о рм ы вещ ества: о б ы ч н о е со сто ян и е, со сто ян и е и з электро н ов и яд ер ; электр он н о -д ы р оч н ая ж и д ко сть; ад р о н н о е яд ер н о е и н ей тр о н н о е вещ ество ; и о н н ы й ко н д ен сат, квар к -глю он н ая п лазм а, ф о то н н ая си стем а (н ап р и м ер , ч ер н о тельн о е и злуч ен и е); си стем а электрон н о -п о зи тро н н ы х п ар . О соб о й р азн ови д н о стью вещ ества д о лж ен сч и таться ф и зи ч ески й вакуум — со стоян и е, в ко то ро м отсутствую т р еальн ы е ч асти ц ы » (С . 86 ).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
220
220
П од вещ еством п о н и м аю тся все н ам и звестн ы е ф ор м ы вещ ества: 1) все элем ен тарн ы е ч асти ц ы (ф ун д ам ен тальн ы е и элем ен тар н ы е), яд ра, и з ко тор ы х о б р азую тся ато м ы ; 2) ф о то н н ая си стем а (ч ер н о тельн о е и злуч ен и е); 3) квар к-глю о н н ая п лазм а; 4) си стем а электр о н н о -п о зи тро н н ы х п ар ; 5) ф и зи ч ески й вакуум ; 6) ад ро н н о е яд ерн о е и н ей тро н н о е вещ ество . П р и это м д авлен и е 1 0 00 атм . и ли тем п ер атур а 1 00 0 К , ко то р ы е в о б ы ч н ы х зем н ы х б ы товы х усло ви ях, б езусло вн о, д алеки о т н о рм альн ы х, тем н е м ен ее, н е о тн о сятся к экстр ем альн ы м : экстр ем альн ы м и сч и таю тся экстр ем альн о сверх вы со ко е д авлен и е в м и лли ар д ы атм о сф ер и ли сверх вы со кая тем п ер атура в м и лли ард ы м и лли ар д ов гр ад усов. П р и этом в о б р азован и и и ф о рм и ро ван и и кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б ъ екто в (звезд , галакти к и т. д .) сущ ествен н ую р о ль и гр ает н е то лько си ла тяго тен и я, н о и м алы е си лы тяго тен и я элем ен тар н ы х ч асти ц , ко то р ы е в сум м е п р евращ аю тся в м ощ н ы й ф акто р стр о ен и я и стр уктур и ро ван и я ко см и ч ески х кр уп н о м асш таб н ы х о б ъ екто в. «В естествен н ы х усло ви ях Э С В , — как о тм еч ает Д . А . К и р ж н и ц , — во зн и каю т п рям о и ли ко свен н о б лаго д ар я д ей стви ю си л тяго тен и я. И сп о льзуя язы к электрод и н ам и ки , м о ж н о сказать, ч то гр ави тац и о н н о е взаи м о д ей стви е является ун и кальн ы м соч етан и ем сво й ств д альн о д ей стви я, о тсутстви я зар яд о в (д вух зн ако в и п р и тяж ен и я о д н о и м ен н ы х зар яд о в). В се это сп о со б ствует о б р азо ван и ю м асси вн ы х тел, в котор ы е н и ч тож н о м алы е си лы тяго тен и я элем ен тар н ы х ч асти ц сум м и р ую тся и вы р аж аю тся в ко см и ч ески х м асш таб ах в м ощ н ы й о п р ед еляю щ и й ф актор . И м ен н о эти си лы п о р о ж д аю т вы сокую п ло тн о сть вещ ества н еб есн ы х тел и со о тветствен н о вы со ки е д авлен и я в и х н ед р ах. О н и ж е сл уж ат ко свен н ы м и сто ч н и ко м вы со ки х тем п ер атур , во зн и каю щ и х вслед стви е сж ати я вещ ества и , главн о е, б лаго д аря со зд ан и ю усло ви й д ля „заж и ган и я" экзотерм и ч ески х (и д ущ и х с вы д елен и ем эн ер ги и ) яд ер н ы х р еакц и й в звезд ах » (С . 87). Т аки м о б р азом , н ей тро н н ое вещ ество , со д ер ж ащ ееся в сер д ц еви н е н ей тр о н н о й звезд ы , — это свер х п ло тн о е вещ ество , о б р азован н о е и со зд ан н о е экстр ем а льн ы м и вн еш н и м и усло ви ям и свер хвы со ки х д авлен и я и тем п ер атуры : сверх п лотн о е н ей тр о н н о е вещ ество — это экстр ем альн о е со сто ян и е вещ ества, о б р азо ван н ое в р езультате д ей стви я си лы экстр ем альн о го гр ави тац и о н н о го сж ати я и м алы х си л тяго тен и я элем ен тар н ы х ч асти ц , в сво ей сум м ар н о й со во куп н о сти п р ед ставляю щ и х м ощ н ы й о п ред еляю щ и й ф актор сж ати я. В это й связи н ео б х од и м о о тм ети ть след ую щ и е м о м ен ты : 1 . С верх вы со ко е д авлен и е как след стви е д ей стви я си лы экстр ем альн о го гр ави тац и о н н о го сж ати я и м алы х си л тяго тен и я элем ен тар н ы х ч асти ц , в сво ей сум м ар н о й со во куп н о сти вы ступ аю щ и х м ощ н ы м о п р ед еляю щ и м ф акто ро м сж ати я, — экстр ем альн о е вн еш н ее усло ви е о б р азован и я свер х п ло тн о го н ей тр о н н о го вещ ества, со д ер ж ащ его ся в сер д ц еви н е н ей тр о н н ы х звезд : и м ен н о экстр ем альн ы е вн еш н и е усло ви я со зд аю т вы ро ж д ен н о е н ей тро н н ое вещ ество как экстр ем альн ое со сто ян и е вещ ества, сп о со б н о е вр ащ аться с о ко ло световой ско ро стью и н е р ассы п аться н а о тд ельн ы е куски .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
221
221
2. С верх вы со ки е тем п ер атуры в м и лли ар д ы м и лли ар д о в гр ад усо в служ ат экстр ем альн ы м вн еш н и м усло в и ем р азруш ен и я стро ен и я и стр уктур ы вещ ества, со сто ящ его и з ком п лексов — м о лекул, ато м о в, яд ер , элем ен тар н ы х ч асти ц , ко то р ы е р ассы п аю тся н а квар ки и глю он ы , о б р азую щ и е квар к -глю он н ую п лазм у. 3. С верх вы со ко е д авлен и е и сверх вы со кая тем п ер атур а как экстр ем альн ы е вн еш н и е усло ви я являю тся п р еж д е всего п р и ч и н о й катастро ф и ч еско го ум ен ьш ен и я п р о стр ан ствен н о -геом етр и ч ески х сво й ств яд р а-о статка ц ен тр альн о й о б ласти взр ы ва сверх н о во й звезд ы . З н ач и т, сверхвы со ко е д авлен и е и свер хвы со кая тем п ер атур а, о б усло влен н ы е си ло й экстр ем альн о го грави тац и о н н о го сж ати я и м алы м и си лам и тяготен и я элем ен тар н ы х ч асти ц , в своей сум м ар н о й со во куп н о сти п р ед ставляю щ и м и м о щ н ы й о п р ед еляю щ и й ф актор сж ати я, являю тся экстр ем альн ы м и вн еш н и м и усло ви ям и катастро ф и ч еско го ум ен ьш ен и я п р о стр ан ства и его гео м етр и ч ески х сво й ств (р ад и ус, о б ъ ем , р азм ер , д ли н а, ш и ри н а, вы со та и т. д .) сж и м аю щ его ся вещ ества звезд ы : все эти тр и экстрем альн ы х п роц есса о б р азо ван и я свер х п ло тн о го н ей трон н о го вещ ества в сер д ц еви н е н ей тр о н н о й звезд ы — сверх вы со ко е д авлен и е, сверх вы со к ая тем п ер атур а и катастро ф и ч еско е ум ен ьш ен и е п ро стр ан ствен н о -гео м етр и ч ески х сво й ств, т. е. п р евращ ен и я б о льш о го в м ало е, — ед и н о вр ем ен н ы е п р о ц ессы . Б ез катастро ф и ч еско го р азр уш ен и я — м о лекул, ато м о в, яд ер, элем ен тар н ы х ч асти ц , р асп ад аю щ и хся и р ассы п аю щ и х ся н а квар ки и глю о н ы — н ево зм ож н о о б р азо ван и е экстр ем альн ого сверх п ло тн о го вещ ества как н ей тр о н н о го вещ ества, п ло тн о сть ко то ро го со и зм ер и м а с п лотн о стью яд ерн о й м атер и и — 1015г/см 3. В м есте с тем сам о это о б р азо ван и е сверх п ло тн о го вещ ества — н ей тро н н о го вещ ества в ж и д ко й сф ере как вы ро ж д ен н о го н ей тро н н о го газа, п р о ти во д ей ствую щ его си ле д альн ей ш его гр ави тац и о н н о го сж ати я, — аб со лю тн о н ем ы сли м о б ез катастро ф и ч еско го со кр ащ ен и я п р о стр ан ствен н о -геом етр и чески х сво й ств как п р евр ащ ен и я Б о льш о го в м ало е, в ко тор ом со д ер ж и тся н о вая вели кая п ло тн о сть н ей тр о н н о го вещ ества. В этом м ы ви д и м п р оявлен и е вели ко й ф и ло соф ско й тр и ад ы м атер и и , п р о стр ан ства-вр ем ен и : о н а м о ж ет р еколлап си р о вать, т. е. р асш и ряться, н о м ож ет ко ллап си р овать, т. е. сж аться д о м ало го, в которо м м ож ет со д ер ж аться В ели ко е. И так, п ульсар — ко м п актн ы й о б ъ ект, вр ащ аю щ и й ся и н ам агн и ч ен н ы й , — п ульсац и я стр о го п ер и о д и чн а и ко ро тка. С ко ро сть вр ащ ен и я о ко ло свето вая, п о это м у м агн и тн о е п о ле тор м о зи т. С и льн о е п о ле тяго тен и я сд ер ж и вает п ульсар о т р азр уш ен и я и р асп ад а. Э н ер ги ю вр ащ ен и я н ей тр о н н ая звезд а п о луч ает и з зап асов гр ави тац и о н н о го и злуч ен и я в ви д е во лн . Н ач и н ая с д авлен и я п о р яд ка 1 0 14эВ и в п ло тн о сти 10 9 г/см , в вещ естве н ач и н аю т п р о текать яд ер н ы е п р о ц ессы , вы зван н ы е и м ен н о экстр ем альн ы м х ар актер ом усло ви й . П ервы й и н аи б о л ее важ н ы й и з н и х — н ей тр о н и зац и я вещ ества, т. е. зах ват яд ро м электро н а с п р евр ащ ен и ем п ро то н а яд р а в н ей тро н : Д ля н ей тро н и зац и и н ео б ход и м а д о статоч н о б о льш ая эн ер ги я электр о н а (п ор яд ка 1 М эВ ), ко тор ая сам а со б о й во зн и кает в си льн о сж ато м вещ е стве, которо е м ож ет р ассм атр и ваться как сво его ро д а уско ри тель электрон о в. С и льн о сж ато е вещ ество как ускор и тель электро н ов сам о со б ой п о ро ж д ает эн ер ги ю д ля зах вата яд р ом электро н а. В сам ом д еле, с р о стом степ ен и сж ати я вещ ества р ассто ян и е м еж д у ч асти ц ам и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
222
222
ум ен ьш ается и , со гласн о со отн ош ен и ю н ео п р ед елен н о стей , р астет и х и м п ульс, а зн ач и т, и ки н ети ч еская эн ерги я. П ервы й этап н ей тр о н и зац и и — это зах ват о тн о си тельн о н еб о льш о го ч и сла электро н ов каж ды м и з яд ер и о б р азо ван и е н ей тр о н н о -и зб ы то ч н ы х яд ер , п р и ч ем р ост д авлен и я соп р о во ж д ается увели ч ен и ем и зб ы тка ч и сла н ей тр о н о в н ад ч и сло м п р о то н ов. С лед ую щ и й этап н ач и н ается с м о м ен та, ко гд а п ер ен асы щ ен н о е н ей тро н ам и яд ро уж е н е в со сто ян и и и х уд ер ж и вать, и тогд а о б р азуется сам о сто ятельн ая н ей тро н н ая ко м п о н ен та вещ ества, со сущ ествую щ ая с электр о н ам и и яд р ам и . Т акая п о след о вательн о сть со сто ян и й р еали зуется в кор е п ульсар а п р и д ви ж ен и и о т его п о вер хн о сти к вн утр ен н ей гр ан и ц е кор ы . Э той гр ан и ц е о твеч ает со сто ян и е, ко гд а и н ей тр о н н о -и зб ы точ н ы е яд р а, в сво ю о ч ер ед ь, стан о вятся н еусто й ч и вы м и (н естаб и льн ы м и ) и р ассы п аю тся н а со ставляю щ и е и х н укло н ы . Т ак во зн и кает н ей тр о н н ая ж и д ко сть (н ей тр о н н о е вещ ество ), являю щ аяся вещ еством сер дц еви ны п ульсар а. З ам еч ательн ы м о б р азо м н ей тр о н н ая ж и д ко сть о б лад ает сво й ством сверх текуч ести , и это п р оявляется в ряд е н аб лю д ательн ы х ф акто в. П р и д альн ей ш ем увели ч ен и и д авлен и я, ко гд а п ло тн о сть стан о ви тся ч уть б о льш е яд ер н о й (3 · 10 14 г/см 3), п р ои сх о д и т явлен и е, н о сящ ее н азван и е п ио нной конд енсаци и. С и стем а н укло н о в и з-за си льн о го взаи м о д ей стви я и х д р уг с д р уго м и с п и о н ам и стан о ви тся н еусто й ч и во й о тн о си тельн о ген ер ац и и м акр о ско п и ч еско й п и о н н о й во лн ы , ко тор ая н азы вается п и о н н ы м ко н д ен сатом и о б р азует в си лу сво ей м акро ско п и ч н о сти сам о сто ятельн ую ком п о н ен ту вещ ества. П р и ещ е б о лее вы со ки х сж ати ях н укло н ы и п и о н ы р ассы п аю тся н а со ставляю щ и е и х квар ки и о б р азую т вм есте с глю о н ам и н овую ф ор м у вещ ества — квар к-глю о н н ую п лазм у. К акая ф и ло соф ская и д ея в сво ей р аб о те и н тер есует Д . А . К и р ж н и ц а? В о -п ер вы х , Э С В н е сам о п о себ е сущ ествует, а о б разуется в зави си м о с ти о т экстр ем альн ы х ф и зи ч ески х усло ви й : таки м и усло ви ям и , как о тм еч ает Д . А . К и р ж н и ц , являю тся экстр ем альн о вы со ки е д авлен и е и тем п ер атур а, а такж е свер х си льн о е м агн и тн о е п оле. В о -втор ы х , п ри экстр ем альн о вы со ки х д авлен и и (т. е. си ле сж ати я (тяго тен и я)) и тем п ер атур е (м и лли ар д ы м и лли ар д о в гр ад усо в) п о н яти е вещ ества стан ови тся о тн о си тельн ы м : экстр ем альн о вы со кое д авлен и е катастро ф и ч ески ум ен ьш ает п р о стр ан ствен н о -геом етр и ч ески й р азм ер и о б ъ ем вещ ества д о м ало го , а сверх вы со кая экстр ем альн ая тем п ер атур а р азр уш ает всю вн утр ен н ю ю стр уктур у вещ ества, в то м ч и сле элем ен тар н ы е ч асти ц ы , ко торы е р ассы п аю тся н а квар ки и глю о н ы . П ро б лем а ф и ло со ф и и — б еско н еч н о Б ольш о е и б еско н еч н о м ало е: б еско н еч н о Б о льш о е м гн овен н о п р евр ащ ается в б еско н еч н о м ало е. Б о льш о е и м ало е н ер азр ы вн о связан ы . М алы м стан о ви тся п ро стр ан ство -вр ем я, н о в сам ом это м м ало м со д ер ж и тся б еско н еч н о б о льш о е, т. е. п ло тн о сть вещ ества 1 0 15 г/см 3, р авн ая п ло тн о сти яд ер н о й м атер и и . Б ы ти е м атер и и и сч езает и п о является н о во е б ы ти е, а ф и ло со ф ская м атер и я п р и всей тр ан сф о рм ац и и б ы ти я в н о во е б ы ти е о стается и сам о со хр ан яется. Т аки м о б р азом , в гр ан д и озн о м п ро ц ессе взр ы ва свер х н о во й и о б р азо ван и я в р езультате это го взр ы ва н ей тр о н н о й звезд ы , в серд ц еви н е ко тор о й со д ер ж и тся вы ро ж д ен н о е н ей тро н н о е вещ ество, п ло тн о сть ко то р о го со и зм ери м а с п лотн остью яд ер н о й м атер и и 10 г/см (т. е. тр и лли он то н н в о д н о м куб и ч еском сан ти м етр е), м ы м о ж ем н аб лю д ать, ч то во В селен н о й все п ро и схо д и т п о зако н ам н ели н ей н о й д и н ам и ки ч ер ез б и ф ур кац и ю как то ч ку н еусто й ч и во сти , катастро ф у, ко то р ая п о ро ж д ает хао с (х ао ти зац и ю ), и з котор о го со зи д ается (и н н о вац и я) н о во е — н ей тр о н н ая звезд а.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
223
223
§3. В и ды п р оя в л ен и я н ей тр он н ы х зв езд а. Б ар стер ы Ч ер ез во сем ь лет (1 975 г.) п о сле о ткры ти я п ер во го п ульсар а кем б р и д ж ско й гр уп п о й п о д р уко во д ством Э . Х ью и ш а (1 967 г.) гр уп п а со ветски х астро ф и зи ко в и з И н сти тута косм и ч ески х и сслед о ван и й А Н Р Ф со об щ и ла о н аб лю д ен и и ко ро тки х и м ощ н ы х всп леско в ко см и ческо го р ен тген о вско го и злуч ен и я. В скор е и ам ер и кан ски е астро ф и зи ки и з С м и тсон и ан ско й астро ф и зи ч еской о б сер ватор и и соо б щ и ли о н аб лю д ен и и в ц ен тр альн ы х ч астях н аш ей галакти ки м ощ н ы х всп лесков ко см и ч еско го р ен тген о вско го и злуч ен и я. П о след ую щ и е и сслед о ван и я эти х ко ро тки х и м о щ н ы х всп леско в п о казали , ч то у н и х о тсутство вала со верш ен н о какая-то п ер и о д и ч н о сть, в о тли ч и е о т п ульсар ов: у п ульсар о в стр о гая и стаб и льн ая р егуляр н о сть и ли п ер и о д и ч н о сть и злуч ен и я и м п ульсо в, а у н о во го ф ен о м ен а всп ы ш ки б ы ли кор отки м и , д о д есяти секун д , а п р ом еж уто к м еж д у всп ы ш кам и со ставляли н еско лько ч асо в, а и н о гд а и н еско лько д н ей . Э то т загад о ч н ы й н о вы й ф ен о м ен с ап ер и од и ч н ы м и всп ы ш кам и уч ен ы е сп ец и али сты н азвали б ар стеро м (о т ан гли й ско го сло ва burst — взр ы в, всп ы ш ка): б ар стер — всп ы х и ваю щ ая звезд а. П р ед стоял д ли н н ы й п уть р азгад ки загад о ч н о го ф ен о м ен а б ар стер а: о ткуд а и д ут к н ам эти всп ы ш ки ; ч то является и сточн и ко м и п р и ч и н о й эти х стр ан н ы х всп ы ш ек р ен тген о вско го и злуч ен и я; каки е ф и зи ч ески е п р о ц ессы вы зы ваю т эти кор о тки е и м ощ н ы е всп ы ш ки , н аб лю д аем ы е астро н ом ам и р азн ы х стр ан , и т. д . О д н и м словом , п р ед сто яла зад ач а р азгад ать со верш ен н о н ам н езн ако м ы й ф ен о м ен : б ар стер б ы л таи н ствен н о й загад ко й , вы зы ваю щ ей о гро м н ы й и н теллектуальн ы й и н тер ес м и ра астро ф и зи ко в и ко см о ло гов. П р еж д е всего н уж н о б ы ло зн ать, о ткуд а п о ступ аю т эти коро тки е и м о щ н ы е всп лески р ен тген о вско го и злуч ен и я. О казало сь, б о льш и н ство б ар стер ов н ах од и тся и со ср ед о то ч ен о в ш ар овы х ско п лен и ях в ц ен тр альн ы х ч астях н аш ей галакти ки , гд е о б ы ч н о ч ащ е всего встр еч аю тся д во й н ы е звезд н ы е си стем ы : это р асстоян и е со ставляет d ≈ 1 0 кп к = 3 • 1020м , как п и ш ет и звестн ы й уч ен ы й сп ец и ал и ст ко см о ло ги и и тео р ети ч еской астр о ф и зи ки А . Д . Ч ер н и н в сво ей зам еч ательн о й , п о ясн о сти , д о ступ н о сти и глуб и н е р ассм о тр ен и я ф и зи ч ески х и д ей , ко н ц еп ц и й и м о д елей , кн и ге «З везд ы и ф и зи ка» (М ., 200 4. С . 37 ). П о сле о п р ед елен и я ти п и ч н о го р асстоян и я б ар стер а о т н ас д о ц ен тр а галакти ки , естествен н о , стала зад ач а узн ать свети м о сть б ар стера, т. е. эн ер ги ю , и злуч аем ую в ед и н и ц у вр ем ен и во всех н ап р авлен и ях всей п о верхн о стью б ар стер а: и злуч аю щ ая п о верх н о сть б ар стер а п р ед ставляет соб о й р азо гр ето е тело с тем п ер атур о й в н еско лько д есятков м и лли о н о в гр ад усов. «Э то п р и м ер н о в 10 ты сяч р аз б о льш е тем п ер атур ы п о верх н о сти С о лн ц а, — п и ш ет А . Д . Ч ерн и н в вы ш еуп о м ян уто й кн и ге, — и вд во е б ольш е тем п ер атур ы со лн еч н ы х н ед р » (С . 4 1). И так, уч ен ы е сп ец и али сты узн али : 1) ти п и ч н о е р ассто ян и е б ар стер а, н ахо д ящ его ся в ш ар о вы х ско п лен и ях в ц ен тр е н аш ей галакти ки ; 2) свети м о сть б ар стер а, т. е. эн ер ги ю , и злуч аем ую в ед и н и ц у вр ем ен и во всех н ап р авлен и ях: ≈ 1031 В т; 3) тем п ер атур у и злуч аю щ его тела: T ≈ 3 · 10 7К .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
224
224
З н ая тр и п ар ам етр а б ар стер а — ти п и ч н о е его рассто ян и е, свети м о сть и тем п ер атур у и злуч аю щ ей п о вер х н о сти , уч ен ы е-сп ец и али сты р азгад али р ад и ус и злуч аю щ ей п о верх н о сти б ар стер а: R ≈ 104м = 10 км . Т ако й ж е р ад и ус и м еет н ей тр о н н ая звезд а, м асса ко то ро й ср авн и м а с м ассо й С о лн ц а (М = 1 0 30 кг), а р ад и ус ее в 1 00 ты сяч р аз м ен ьш е р ад и уса н аш его С о лн ц а: ср ед н яя п ло тн о сть н ей тр он н о й звезд ы ср авн и м а с п ло тн о стью вещ ества вн утр и ато м н ы х яд ер (ρ ≈ 1018кг/м 3, и ли ρ ≈ 1015г/см 3). И сх од я и з эти х д ан н ы х , уч ен ы е сп ец и али сты устан о ви ли рад и ус н ей тр он н о й звезд ы , о н о казался то ж д ествен н ы м р ад и усу б арстер а (то ч н ее, р ад и ус б ар стер а о казался то ж д ествен н ы м р ад и усу н ей тр о н н о й звезд ы ): R ≈ 104м = 10 км . Т ак б ы ла р азгад ан а п ер вая тай н а б арстер а: б ар стер — н ей трон н ая звезд а. П ульсар — такж е н ей тр о н н ая звезд а. О д н ако б ар стер и п ульсар , хо тя то т и д р уго й являю тся н ей тро н н ы м и звезд ам и , п о сво и м сво й ствам п р оявлен и я — кач ествен н о р азли ч н ы е о б ъ екты : у п ул ьсар а стаб и льн ая п ер и о д и чн о сть п ульсац и и и ч р езм ер н о м алы й п ер и од и злуч ен и я и м п ульса, а б ар стер как н ей тр о н н ая звезд а о б лад ает н ер егуляр н ы м и всп ы ш кам и , ко тор ы е н еп ер и о д и ч н ы . К ак м ы то лько ч то о тм ети ли вы ш е, д ли тельн о сть всп ы ш ки б ар стер а п р од о лж ается о ко ло 10 с, а п ром еж уто к м еж д у всп ы ш кам и м о ж ет д ли ться о т н еско льки х ч асов д о н еско льки х д н ей . И все ж е уч ен ы м -сп ец и али стам н а осн о ван и и глу б о ко го ан али за стро ги х н аб лю д аем ы х д ан н ы х (ти п и ч н о е р асстоян и е д о б ар стер а в ш аро вы х ско п лен и ях в ц ен тр альн ы х о б ластях галакти ки , свети м о сть и тем п ер атур а н а п о вер хн о сти б ар стер а, д ости гаю щ ая н еско льки х д есятков м и лли о н о в гр ад усо в) уд ало сь о п р ед ели ть разм ер б ар стер а, р авн ы й R ≈ 10 0 00 м = 1 0 км , и тем сам ы м и д ен ти ф и ц и р о вать б ар стер как ком п актн ы й ко см и ч ески й о б ъ ект с н ей тр о н н о й звезд о й как сам ы м ком п актн ы м ко см и ч ески м об ъ екто м п о сле б елы х кар ли ко в, р азм ер ко торы х п р ево схо д и т в ты сяч у раз р азм ер н ей тро н н о й звезд ы . Н еоб хо д и м о зд есь остан ови ться н а сам о м п о н яти и ко м п актн о го об ъ екта, и б о н ео б хо д и м о глуб о ко е о см ы слен и е его н ауч н о -ф и зи ч еско го со д ер ж ан и я, ч то б ы ч етко и ясн о п р ед стави ть его ф и ло со ф ски й см ы сл и зн ач и м о сть: ком п актн ы й ко см и ч ески й о б ъ ект — это н е п р о сто м ален ьки й п о р азм ер у о б ъ ект, сущ ествую щ и й в н аш ей В селен н о й . К ко м п актн ы м о б ъ ектам о тн о сятся таки е ко см и ч ески е о б ъ екты , как б елы е кар ли ки , п ульсар ы как н ей тр о н н ы е звезд ы , б ар стер ы как н ей тро н н ы е звезд ы , м ассово е о ткры ти е ко то р ы х п р о и зо ш ло в 7 0 -е гг. Х Х сто лети я; б езусло вн о, и ч ер н ы е д ы р ы , в д осто вер н ом (т. е. о б ъ екти вн о м ) сущ ество ван и и котор ы х уж е н е со м н еваю тся н и астро ф и зи ки , н и косм о ло ги , н и ф и зи ки ч асти ц (и , ко н еч н о , ф и ло со ф ы , зан и м аю щ и еся сер ьезн о п ро б лем о й ч ерн ы х д ы р ), а такж е все ещ е о стаю щ и еся сам ы м и загад оч н ы м и , таи н ствен н ы м и ф ен о м ен ам и — квазар ы ... В се эти вы ш е н ам и п ер еч и слен н ы е ф ен о м ен ы , как н аб лю д аем ы е н еп о ср ед ствен н о и ли о п о ср ед ован н о (ч ер н ы е д ы ры ), отн о сятся к ко м п актн ы м ко см и ч ески м о б ъ ектам , ко то р ы е х ар актер и зую тся п р еж д е всего экстр ем альн ы м и сво й ствам и вещ ества (лу чш е — м атер и и ): к экстр ем альн ы м сво й ствам вещ ества (т. е. м атер и и ) о тн о си тся его сво й ство б ы ть п ло тн ы м (и ли свер х п ло тн ы м у н ей тр он н ы х звезд , и ли б еско н еч н о п ло тн ы м в ч ер н ы х д ы р ах ).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
225
225
Т аки м о б р азо м , п од ко м п актн ы м и об ъ ектам и в совр ем ен н о й ко см о ло ги и и астро ф и зи ке (н ач ало р еволю ц и о н н о м у п р ор ы ву в ко то р ы х п оло ж и ли о ткры ти я квазаро в, п ульсар ов и тео р ети ч еско е п р ед сказан и е сущ ество ван и я ч ер н ы х д ы р ) п о н и м аю т ф ен о м ен м ален ько го р азм ер а, в котором ско н ц ен три р о ван о п лотн о е (свер х п ло тн ое, а такж е б еско н еч н о п ло тн о е) вещ ество. М ы д о лж н ы зд есь, в ф и ло со ф ско м р акур се, отм ети ть, ч то сам о п о н яти е «п ло тн о е» п ри н ц и п и альн о о тли ч ается о т п о н яти я п ло тн о го в о б щ еп р и н ятом см ы сле как в о б ы д ен н о й ж и зн и , так и в н еко тор ы х о б ластях н ауки и тех н и ки . К ак м ы уж е отм ети ли , п ло тн о сть вещ ества в б елы х карли ках д о сти гает 10 9 кг/м 2, т. е. м и лли ард ки ло гр ам м ов в о д н о м куб и ч еско м м етр е, и ли 1 000 то н н в о д н о м куб и ч еско м сан ти м етр е (д ля п ер ево зки тако го вещ ества в б елы х кар ли ках п о тр еб уется 1 00 д есяти тон н ы х м аш и н ). А сверх п лотн о е вещ ество в н ей тро н н ы х звезд ах со ставляет 9 •1018кг/м 3, т.е. од и н куб и ч ески й сан ти м етр это го сверх п ло тн о го вещ ества веси т б о лее 9 тр и лли о н о в то н н . П ло тн о сть вещ ества в чер н ы х д ы р ах со ставляет б еско н еч н о сть: в то ч ке си н гуляр н о сти ско н ц ен тр и р ован а и ко ллап си р о ван а б еско н еч н ая п ло тн о сть вещ ества (луч ш е — м атер и и ). Т аки м о б р азо м , п о д ко м п актн ы м ко см и ч ески м о б ъ екто м п р еж д е всего м ы д о лж н ы п о н и м ать п ло тн о сть вещ ества, сп р ессован н ого в м ален ько м ко см и ч еско м о б ъ екте (в б елы х кар ли ках , п ульсар ах , б ар стер ах, н ей тр о н н ы х звезд ах , ч ер н ы х д ы р ах, а такж е в таи н ствен н ы х квазар ах , свети м о сть о д н о го и з ко то ры х ср авн и м а со свети м о стью ц ело й галакти ки , а эта свети м о сть и сх од и т и з о б ъ ем а н е б о льш е С о лн еч н о й си стем ы ). П оэтом у м ы д о лж н ы о тказаться от н аш и х о б ы д ен н ы х п р ед ставлен и й о вещ ах, ко гд а п ер еход и м к об ъ ектам и зуч ен и я в со вр ем ен н о й ко см о ло ги и и астро ф и зи ке, ко то р ы е о б лад аю т экстр ем альн ы м и сво й ствам и вещ ества: м ы д о лж н ы о п ер и р овать таки м и чи слен н ы м и вели ч и н ам и , как м и лли ар д ы , тр и лли о н ы грам м о в в о д н ом куб и ч еско м сан ти м етр е. М ы такж е ви д и м , что, как в ф и зи ке ч асти ц , вели ко е (гр ан д и о зн о е, б о льш о е, н ео б ъ ятн о е и т. д .) «со ж и тельствует» с м алы м (м ален ьки м , м алю сен ьки м и т. д .): вели ко е п р евращ ается в м ало е и , н ао б ор от, м ало е м о ж ет стать б о льш и м , вели ки м . Э кстр ем альн ы е сво й ства вещ ества (п ло тн о е и ли свер х п ло тн о е вещ ество ) н е являю тся и зн ач альн о д ан н ы м и сво й ствам и : все сущ ее во В селен н о й — р езультат ее эво лю ц и и п о сле Б о льш о го взр ы ва си н гуляр н о сти . Н ам и р ассм атр и ваем ы е ко см и ч ески е о б ъ екты такж е н е являю тся и зн ач альн о д ан н ы м и , а являю тся след стви ям и (р езультатам и ) эво лю ц и и звезд н о го м и р а: ком п актн ы е о б ъ екты с экстр ем альн ы м и сво й ствам и вещ ества ко н сти туи р овали сь в экстр ем альн ы х астро ф и зи ч ески х усло ви ях . У сло ви я (об ъ екти вн о -астро ф и зи чески е) созд аю т экстр ем альн ы е сво й ства вещ ества в ком п актн ы х о б ъ ектах , то ч н ее: эти ком п актн ы е о б ъ екты ф ор м и р ую тся в экстр ем альн ы х астро ф и зи ч ески х усло ви ях . П ервы й п ульсар , как м ы п и сали уж е, б ы л о ткр ы т соверш ен н о случ ай н о асп и р ан том К авен д и ш ской лаб о р атор и и К ем б р и д ж ско го ун и верси тета Д ж о сели н и Б елл п о д р уко во д ством Э . Х ью и ш а в н о яб р е 1 967 г., а в ф евр але 1 968 г. вы ш л а п ер вая п уб ли кац и я о п у льсар е как о ком п актн ом о б ъ екте со сверх п ло тн ы м вещ еством , п ло тн о сть ко тор о го б ли зка к п ло тн о сти яд ер н о й м атер и и вн утр и атом н ы х яд ер — 1018кг/м 2, и ли тр и лли о н то н н в куб и ч еско м сан ти м етр е. М ассо во е о ткры ти е п ульсар о в о тн о си тся к 70 -м гг. Х Х сто лети я: п ульсар ы как ком п актн ы е о б ъ екты со сверх п ло тн ы м вещ еством б ы ли и д ен ти ф и ц и р о ван ы с сам ы м и ком п актн ы м и астро ф и зи ч ески м и о б ъ ектам и —
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
226
226
н ей тр о н н ы м и звезд ам и , разм ер ко торы х в 1 0 000 р аз м ен ьш е р азм ер а б елы х кар ли ко в, а п ло тн о сть н ей тр о н н ы х звезд б о льш е п ло тн о сти б елы х кар ли ков в м и лли ар д р аз, т. е. тр и лли он то н н в куб и ч еско м сан ти м етр е. Т аки м о б р азо м , о ткр ы ти я п ульсар о в и б ар стеров как н ей тр о н н ы х звезд зн ам ен ую т р ево лю ц и о н н ы й п р ор ы в в и зуч ен и и и и сслед о ван и и ком п актн ы х о б ъ ектов со свер х п ло тн ы м вещ еством как экстр ем альн ы м сво й ством вещ ества, о б р азую щ и м ся в экстр ем альн ы х астро ф и зи ч ески х услови ях , р еш аю щ ей си ло й ко тор ы х является си ла гр ави тац и о н н о го сж ати я и сум м ар н ая си ла тяго тен и я элем ен тар н ы х ч аст и ц : м ех ан и зм ом п р оявлен и я эти х си л ком б и н и р о ван н о го сж ати я являю тся вы со ки е (т. е. экстр ем альн ы е) д авлен и я и вы со ки е (т. е. экстр ем альн ы е) тем п ер атур ы . П о д д ей стви ем си л ко м б и н и рован н о го сж ати я и экстр ем альн о го д авлен и я п р о и сх од и т катастро ф и ч ески й п р о ц есс ум ен ьш ен и я р ад и уса о б ъ екта и тем сам ы м катастро ф и ч ески й р о ст п лотн о сти вещ ества о б ъ екта, в р езультате чего ф ор м и р уется н о вы й ком п актн ы й о б ъ ект — н ей тр о н н ая звезд а. Э то — во-п ер вы х . А во -втор ы х, п о д д ей стви ем си л ко м б и н и р ован н о го сж ати я, п оско льку п р о и сх од и т п ер ед ач а вещ еству о б ъ екта эн ер ги и , в н ем п рои сх о д и т катастро ф и ч ески й р о ст и увели чи те тем п ер атур ы , ф ун кц и я ко тор ы х и со сто и т в п ер естр ой ке вн утр ен н ей стр уктур ы звезд ы -о б ъ екта: тем п ер атур а — катастро ф и ч ески й р азруш и тель уп о ряд о ч ен н о й стр уктур ы вещ ества. Б ез р азр уш и тельн о й си лы стр уктур н о й о р ган и зован н о сти вещ ества со вер ш ен н о н ево зм о ж н а п ер естр о й ка вн утр ен н ей стр уктур ы вещ ества. И так, катастр о ф и ч еско е ум ен ьш ен и е и со кр ащ ен и е р азм ер а об ъ екта п о д д ей стви ем си л ко м б и н и ро ван н о го сж ати я и д авлен и я со п р ово ж д аю тся р езки м уп ло тн ен и ем вещ ества и п о вы ш ен и ем его п лотн о сти . О д н ако, ч тоб ы вещ ество, со сто ящ ее и з м о лекул, атом ов, яд ер и элем ен тар н ы х ч асти ц (электр о н ы , п р о то н ы , н ей тр о н ы и т. д .) и о б р азую щ ее о п р ед елен н ую уп ор яд о ч ен н ую стр уктур у, ум ен ьш и ло сь в р азм ер е, он о д о лж н о б ы ть п ер естроен о , т. е. п оряд о к д о лж ен б ы ть см ен ен х ао сом : то лько в это м случ ае м ож н о п о луч и ть н еч то н о во е уп о р яд о ч ен н ое и з х ао са. Н о п о ряд о к, как вн утр ен н яя уп оряд о ч ен н ая стр уктур а вещ ества, м о ж ет б ы ть д езор ган и зо ван в х ао с в то м случ ае, если б уд ет д о сти гн ута д о стато ч н ая степ ен ь тем п ер атур ы : тем п ер атур а (экстр ем альн ая — в м и лли ар д ы м и лли ард о в гр ад усо в) — р азр уш и тель п о р яд ка и п ревр ащ ен и е его в х ао с, ч то б ы и з это го х ао са вн о вь во зн и к н о вы й п ор яд ок. П оэто м у п о д экстр ем альн ы м сж ати ем вещ ества (т. е. экстр ем альн ы м п ло тн ы м и ли свер х п лотн ы м вещ ество м ) п о н и м аем его п ло тн ость в м и лли ар д ы м и лли ар д о в (а такж е в тр и лли о н ы ) то н н в куб и ч еском сан ти м етр е. К ак м ы ви д ели , п р и ро д а сам а о сущ ествляет и п р о д елы вает все это : о н а п о р яд о к сам а п р евр ащ ает в х ао с и и з это го х ао са тво р и т сам а н о вы й п о ряд о к. Ч тоб ы о б р азовали сь таки е п ло тн о сти вещ ества в м и лли ар д ы (и ли тр и лли о н ы ) ки ло гр ам м ов в куб и ч еско м сан ти м етр е, н ео б х о д и м ы и м ен н о экстрем альн ы е астр о ф и зи ч ески е усло ви я, п ри ко тор ы х во зм о ж н ы то лько катастро ф и ч ески е тр ан сф ор м ац и и п ор яд ка в х ао с и х ао са в н о вы й п о ряд о к. В звезд н о й эво лю ц и и в ц ело м уч аствую т все н ам и звестн ы е ти п ы взаи м о д ей стви й — Г В , С В , С Л В и Э М В . Б езусло вн о, в эво лю ц и и кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й о п р ед еляю щ ую и главен ствую щ ую ро ль и гр ает гр ави тац и о н н о е взаи м о д ей стви е. О д н ако это н и в ко ем случ ае н е озн ач ает, что си л ы д р уги х взаи м о д ей стви й — С В , С Л В и Э М В сво д ятся к втор остеп ен н о й ро ли . Н а сам ом д еле, как м ы ви д ели в н аш ей р аб о те, в звезд н ой эво лю ц и и все ч еты р е си лы взаи м о д ей стви й уч аствую т во взаи м осо гласо ван н ой д еятельн о сти : р еч ь и д ет в д ан н о м случ ае н е то лько о р о ли и зн ач и м о сти терм ояд ер н ы х р еакц и й в ж и зн и звезд , н о и то гд а, ко гд а о н и п р евр ати ли сь в «ум ерш и е» звезд ы — б елы е кар ли ки и н ей тр о н н ы е звезд ы , в ко то ры х ещ е д ей стви телен зако н зап р ета
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
227
227
П аули : это — зако н кван то во й м ех ан и ки , п р о ти во д ей ствую щ и й си ле гр ави тац и о н н о го сж ати я в б елы х кар ли ках и н ей тро н н ы х звезд ах и д альн ей ш ем у и х сж ати ю . В б о льш и н стве случ аев б ар стер как н ей тр о н н ая звезд а н ахо д и тся в тесн о й д во й н о й звезд н о й си стем е в п ар е с ви д и м о й о б ы ч н ой звезд о й -ком п ан ьо н ом , м асса ко то ро й р авн а п о ло ви н е и ли о д н о й M⊙ : д во й н ая звезд н ая си стем а, в ко то ро й сущ ествую т д ве звезд ы (о д н а — н ей тр о н н ая звезд а — н еви д и м ая, п о ско льку р азм ер ее 1 0 км , а д р угая — ви д и м ая о б ы ч н ая звезд а-ко м п ан ьо н ), — н е р ед ко е и ли и склю ч и тельн о е явлен и е в звезд н о м м и р е. П о о ц ен кам уч ен ы х сп ец и али сто в, п о ло ви н а звезд в звезд н о м м и р е сущ ествует в д во й н о й звезд н о й си стем е: сущ ество ван и е звезд ы в д во й н о й звезд н о й си стем е является о б щ ей и х зако н ом ер н о стью . (Н и ж е в о сн о вн ом м ы и сп о льзо вали м атер и ал и з кн и ги зам еч ательн ого уч ен о го -сп ец и али ста, п р о ф ессор а Г А И Ш , М Г У А . Д . Ч ер н и н а «З везд ы и ф и зи ка».) К ак п и ш ет п ро ф . А . Д . Ч ерн и н , звезд ы в д во й н о й звезд н о й си стем е д ви ж утся п о зам кн уты м орб и там : каж д ая и з н и х и м еет зо н у сво его вли ян и я, в п р ед елах ко тор о й ее тяго тен и е си льн ее тяго тен и я п ар тн ер а. Т акую зо н у вли ян и я н азы ваю т п о ло стью Р ош а п о и м ен и ф р ан ц узско го астр о н о м а, и зуч авш его д и н ам и ку п лан ет и и х сп утн и ко в. Е стествен н о, ч то п о ло сть Р о ш а н ей тро н н о й звезд ы зн ач и тельн о м ен ьш е п о ло сти Р ош а о б ы ч н ой звезд ы -ко м п ан ьо н а, ко тор ая м о ж ет п ер еп о лн ять. И в этом случае н ей тр о н н ая звезд а сво и м си льн ы м п о лем тяго тен и я м ож ет ср ы вать и , д ей стви тельн о , ср ы вает с п оверх н о сти звезд ы -ко м п ан ьо н а ч асть вещ ества: о н а стр уей п ад ает н а п о верх н о сть н ей тр о н н о й звезд ы , уско ряя и н аб и р ая н ем алую ки н ети ч ескую эн ерги ю . П р и н еи зб еж н о м сто лкн овен и и с твер д о й кр и сталли ч еско й коро й п о верх н ости н ей тр о н н о й звезд ы эта ки н ети ч еская эн ер ги я п ад аю щ его вещ ества п р евр ащ ается в теп ло , ко тор ое н агр евает, разо гр евает и н акаляет п о вер х н о сть н ей тр о н н о й звезд ы , и , как всяко е н агр ето е тело , эта р аскален н ая п о верх н о сть н ей тр о н н о й звезд ы и злучает электро м агн и тн ы е во лн ы , со зд аю щ и е ф он о вую свети м о сть б ар стер а. Т ако ва теори я аккр ец и и , р азр аб отан н ая н аш и м и вы д аю щ и м и ся уч ен ы м и ф и зи кам и -теор ети кам и и астро ф и зи кам и -теор ети кам и — Л . Д . Л ан д ау и И . С . Ш кло вски м . Л . Д . Л ан д ау уж е в н ач але 3 0 -х гг. Х Х сто лети я, п о сле ф ор м ули ро ван и я и м тео р и и н ей тр о н и зац и и и н ей тр о н н о й звезд ы , п и сал, ч то ч асти ц а м еж звезд н ой звезд ы , п о п ад ая в си льн ое п о ле тяго тен и я н ей тр о н н о й звезд ы , д о лж н а и злуч ать электро м агн и тн ы е во лн ы . Т еор и ю аккрец и и , т. е. зах вата си льн ы м гр ави тац и о н н ы м п о лем вещ ества, р азр аб отал д альш е в н ачале 6 0 -х гг. п р ош ло го сто лети я зам ечательн ы й уч ен ы й астро ф и зи к и ф и ло со ф -м ы сли тель И . С . Ш кло вски й : и м ен н о о н теор ети ч ески п р ед сказал, что н ей тро н н ая звезд а н аход и тся в п ар е с ви д и м о й об ы ч н о й звезд о й ко м п ан ьо н ом в тесн о й д во й н о й звезд н о й си стем е, в ко тор о й н ей тр о н н ая звезд а является аккретор ом , а звезд а-ком п ан ьо н — д о н оро м . Д альн ей ш и е и сслед о ван и я звезд н о го м и р а и н аб лю д ен и я д ан н ы х о н ей тр о н н ы х звезд ах п о лн о стью и ц ели ко м , как о тм еч ает п ро ф . А . Д . Ч ер н и н , п о д твер д и ли теор ети ч ески е п р ед сказан и я н аш и х зам еч ательн ы х ф и зи ка-теор ети ка Л . Д . Л ан д ау и астро ф и зи ка-тео р ети ка И . С . Ш кло вского . (Я , б уд уч и м о ло д ы м , н е р аз слуш ал вы ступ лен и я И . С . Ш кло вско го . У м ен я со зд ался о б р аз о н ем как вели ко м уч ен ом н о вато р е, м ы сли теле-ф и лосо ф е, б о лею щ ем о н ац и о н альн о м д о сто и н стве уч ен о го и н ауки , п атр и оте сво ей Р о д и н ы и н ар од а.) И так, в р езультате аккр ец и и , т. е. зах вата си льн ы м п олем тяго тен и я н ей тр о н н о й звезд ы вещ ества с п о вер хн о сти звезд ы -ком п ан ьо н а, н а п о верх н о сти н ей тро н н о й звезд ы о б р азовался сло й аккр ец и р ую щ его вещ ества, со сто ящ его и з 3 /4 во д ор од а, с п ло т-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
228
228
н о стью м и лли ар д кг/м 3 и тем п ер атур о й в п о лм и лли ар д а гр ад усов: сло й то лщ и н о й в м етр. Т ак, в гр ави тац и о н н ом сж ато м (т. е. экстр ем альн о м п ло тн ом ) вещ естве со зд ан ы сам о й п р и род о й экстр ем альн ы е астро ф и зи ч ески е усло ви я д ля н ач ала р аб о ты яд ер н о го реактор а, в ко то ро м д о лж н ы п р о и схо д и ть терм ояд ер н ы е р еакц и и п р евращ ен и я во д о ро д а в гели й , а гел и я — в углер од , ко тор ы й п р евр ащ ается в ки сло ро д и т. д . вп ло ть д о о б р азован и я сло ж н ы х и м асси вн ы х ато м н ы х яд ер гр уп п ы ж елеза: сам ы м зам еч ательн ы м п ро ц ессо м эти х терм о яд ер н ы х реакц и й о б р азован и я все б о лее слож н ы х и тяж елы х атом н ы х яд ер является п р евращ ен и е гели я в углеро д , ско ро сть ко тор о го со ставляет со ты е д о ли секун д ы , то гд а как скор о сть п р евр ащ ен и я во д ор о д а в гели й — секун д у. И м ен н о п о этом у тер м ояд ер н ы е взр ы вы п ро и схо д ят в сло е гели я как п р и ч и н а коро тки х и м ощ н ы х всп леско в б ар стер а. Г ели ево -углеро д н ы й ц и кл п р ед ставляет со б о й как б ы сам озаж и гаю щ и й ся и сам о п од д ер ж и ваю щ и й ся яд ер н ы й п р оц есс: в яд ерн ы х р еакц и ях п р о и сх од и т эн ер го вы д елен и е, ко то ры м вы зы вается увели ч ен и е теп ла, а с р о сто м теп ла п р о и схо д и т катастро ф и ч еско е увели ч ен и е тем п ер атур ы , что сп о со б ств ует ускор ен и ю яд ер н ы х р еакц и й . П оэто м у гели ево -углер о д н ы й ц и кл как б ы сам себ я п о д д ер ж и вает и уско ряет тер м о яд ер н ы й п р о ц есс: п р и ещ е б о лее уско р ен н о м п ро ц ессе п ро и сх од ят тер м о яд ер н ы е взр ы вы в сло е гели я. И м ен н о эти тер м ояд ер н ы е взры вы , п р о и сх од ящ и е в сло е гели я н а п о верх н о сти н ей тр о н н ой звезд ы , стан о вятся п р и ч и н ой всп ы ш ек б ар стер а как н ей тр о н н о й звезд ы . Т ак, и д я от н аб лю д ен и я ф ен о м ен о в -всп ы ш ек к и н тер п р етац и и б ар стер ов как н ей тр о н н ы х звезд , н ах од ящ и х ся в тесн о й д во й н о й звезд н о й си стем е с о б ы ч н о й звезд о й -ко м п ан ьо н ом , б ы ла со зд ан а ясн ая и ад екватн ая теори я о всп ы ш ках б ар стер ов: о н а о сн о ван а и п о стро ен а н а д вух ф ун д ам ен тальн ы х и д еях Л . Д . Л ан д ау и И . С . Ш кловско го , т. е. н а и д ее аккр ец и и , и ли зах вата гр ави тац и о н н ы м п о лем вещ ества, и и д ее терм ояд ер н ы х взр ы во в в сло е аккр ец и р ую щ его вещ ества н а п о верх н о сти н ей тр о н н о й звезд ы . И так, м ы во оч и ю ви д и м , н аско лько важ н а и сущ ествен н а си ла гр ави тац и о н н о го сж ати я как о сн о вн о го и главн о го и сто ч н и ка — п р и ч и н ы экстр ем альн ы х астро ф и зи ч ески х усло ви й , со зд аю щ и х и твор ящ и х экстр ем альн о е сж ато е вещ ество сам ово зго р ан и я п р и ро д н о го яд ер н о го реактор а в сам ом астро ф и зи ч еско м ко см о се звезд н о го м и ра. 1. Н ей тро н н ы е звезд ы (п ульсар ы и б ар стеры ) н е являю тся ч астн ы м и и случ ай н ы м и ф ен о м ен ам и в эво лю ц и и звезд н о го м и р а в со ставе галакти к и ско п лен и й галакти к, а зако н о м ер н о й н ео б хо д и м о стью звезд н о й эво лю ц и и м атер и и : экстр ем альн о е сверх п ло тн о е вещ ество в н ей тр о н н ы х звезд ах — п ер ехо д н ая (т. е. п ро м еж уто ч н ая) ф о рм а б ы ти я м атер и и . 2. Б ы ти е н ей трон н ы х звезд н е б еско н еч н о : ср о к и х б ы ти я со ставляет 1 0 7-108 лет. 3. П ульсар ы как ко м п актн ы е ко см и ч ески е о б ъ екты вращ аю тся со ско ро стью света во кр уг сво ей со б ствен н о й о си : о н и отли ч аю тся от б арстеро в тем , ч то н а п о верх н о сти п ульсар а всегд а н ах о д и тся м агн и то сф ер а, увлекаем ая вр ащ ен и ем п ульсар а со ско ро стью , б ли зко й к ско ро сти света. М агн и то сф ер а как си н х ро тро н н ы й уско р и тель является ф и зи ч ески м и сто ч н и ком р ад и о и злуч ен и я и ко см и ч еско го р ен тген о вско го и злуч ен и я, а такж е и злуч ен и я в д р уги х д и ап азо н ах. П ульсар как н ей тр о н н ая звезд а со сто и т и з ч еты р ех сло ев — П оэто м у н ельзя р ассм атр и вать п ульсар то лько как , т. е. ж и д кую сф ер у н ей тр о н н о го вещ ества.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
229
229
Р и с. 2.6. С еч ен и е стр оен и я п ул ь сар а
4. Б ар стер ы о тли ч аю тся о т п ульсар о в: п ульсар ы в б о льш и н стве случ аев — н ей тр о н н ы е звезд ы о д и н о чн ы е, а б ар стер ы сущ ествую т в б о льш и н стве слу ч аев в тесн о й д во й н о й звезд н о й си стем е: и м ен н о эти м о б сто ятельством о б ъ ясн яю тся о сн о вн ы е о соб ен н о сти свой ств б ар стер а — аккр ец и я и тер м о яд ер н ы е взр ы вы как п р и ч и н а всп леско в б ар стера. Б ар стер ы , так ж е как и п ульсар ы , являю тся н ей тр о н н ы м и звезд ам и как и сто ч н и кам и сам ы х р азли ч н ы х ко см и ч ески х и злуч ен и й в р азн ы х д и ап азо н ах — р ад и о, о п ти ч еско м , р ен тген о вско м и д аж е гам м а-всп ы ш ек. П о этом у м ы сч и таем , ч то н ей тр о н н ы е звезд ы (п ульсар ы и б ар стер ы ) являю тся п р ом еж уто чн ы м и ф ор м ам и б ы ти я м атер и и в звезд н о й эво лю ц и и .
Р и с. 2.7
5. Е щ е о д н а о со б ен н о сть н ей тр о н н ы х звезд со сто и т в том , ч то о н и являю тся п р ом еж уто ч н о й ф ор м о й сущ ество ван и я звезд н ой м атер и и м еж д у б елы м и кар ли кам и и ч ер н ы м и д ы р ам и : б елы е кар ли ки и м ею т п ло тн ое вещ ество , а н ей тр о н н ы е звезд ы — сверх п ло тн о е вещ ество. Ч то касается ч ер н ы х д ы р , то в н и х все вещ ество п р евращ ается в си н гуляр н о сть как точ ку б еско н еч н ости м атер и и и и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и , т. е. о н а п р евр ащ ается в сверх - и ги п ер экстр ем альн о е сж ато е, ко ллап си ро ван н о е со стоян и е. И зуч ен и е н о во го класса н еб есн ы х тел р азви вается о б ы ч н о тр ем я п о след овательн ы м и этап ам и — н аб лю д ен и е — и н тер п р етац и я — тео р и я. Н а п ер во м этап е п ро и сход и т астро н о м и ч еско е о ткры ти е и и д ет н ако п лен и е важ н ей ш и х ф и зи ч ески х д ан н ы х . В тор о й этап п р ед п о лагает о см ы слен и е и ан али з эти х д ан н ы х , со п о ставлен и е и х с тем , ч то и звестн о в н ауке. И н тер п р етац и я н аб лю д ательн ы х д ан н ы х д о лж н а д ать ответ н а во п ро с, чт о эт о т а ко е, чт о т ам п рои схо дит . Ц ель тр етьего этап а — п о стр о и ть ясн ую кар ти н у явлен и я, ко тор ая д авала б ы о твет
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
230
230
н а во п ро с, как и п очем у п рои схо ди т т о, чт о м ы на блю д а ем . Н а этом этап е вы д ви гаю тся теор ети ч ески е и д еи и ги п о тезы , р азр аб аты ваю тся ф и зи ко м атем ати чески е м од ели явлен и я, п ро во д и тся и х ср авн ен и е с н аб лю д ен и ям и . Т еор и я — об ъ ясн ен и е, п о ч ем у и как п р о и схо д и т то , ч то м ы н аб лю д аем : со п о ставлен и е теор и и с н аб лю д аем ы м и ф акти ч ески м и д ан н ы м и . Н аш р ассказ о б ар стер ах тож е р азви вается от наб лю д ени й и и х инт ерп р ет а ции к т еори и эти х ко см и ч ески х о б ъ екто в. И н аб лю д ен и я, и в о со б ен н о сти и н тер п р етац и я и х д али о ч ен ь м н о го е. Р ад и ус н ей тр о н н о й звезд ы го р азд о м ен ьш е р азм ер а ее п о ло сти Р о ш а. Ч то ж е касается звезд ы -ком п ан ьо н а, то ее р ад и ус ср авн и м с р ассто ян и ем м еж д у звезд ам и , и о н а м о ж ет переполнят ь со б о й свою п о лость Р ош а. В это м случ ае о т н ее к н ей тр о н н о й звезд е устр ем ляется стр уя вещ ества, увлекаем о го тяго тен и ем н ей тр о н н о й звезд ы вн утр ь ее п о ло сти Р ош а. Н и ж е все сх ем ы о п ульсарах как н ей трон н ы х звезд ах н ам и во сп ро и зво д ятся и з кн и ги А . Д . Ч ер н и н а «З везд ы и ф и зи ка».
Р и с. 2.8
А ккр ец и о н н ая стр уя вещ ества звезд ы -ком п ан ьо н а, увлекаем ая и зах ваты ваем ая си льн ы м п о лем тяго тен и я н ей тр о н н о й звезд ы , устр ем ляется к п о верх н о сти н ей тр о н н о й звезд ы : о н а п ад ает н а п о верх н о сть н ей тр о н н о й звезд ы . П ад ая к н ей тр о н н о й звезд е, вещ ество ускор яется, п р и о б р етает зн ач и тельн ы е ско ро сти и со ответствую щ ую и м н ем алую ки н ети ч еску ю эн ер ги ю . Н еи зб еж н о е сто лкн о вен и е с п о верх н о стью н ей тр о н н о й звезд ы соп р о во ж д ается то рм о ж ен и ем п ад аю щ его вещ ества; его ки н ети ч еская эн ер ги я п ер ехо д и т в теп ло . И з-за это го п оверх н ость н ей тр о н н о й звезд ы р азо гревается, как всяко е н агр ето е тело , н ач и н ается и зл уч ать электро м агн и тн ы е во лн ы . Т ак возн и кает ф о н о вая свети м о сть б ар стера. (С х ем ы н ам и во сп р о и зво д ятся и з кн и ги н аш его и звестн о го теор ети ка астро ф и зи ка, вед ущ его уч ен о го А . Д . Ч ер н и н а «З везд ы и ф и зи ка» (М ., 200 4).)
И н тер п р етац и я : н ей тр он н ы е зв езды У си лен и е и о слаб лен и е яр ко сти п ро и сход и т у р азн ы х звезд -ц еф еи д это го класса с п ер и од ам и от н еско льки х д н ей д о го д а. Н о д о п ульсар ов н и ко гд а ещ е н е н аб лю д али сь и н е встр еч али сь звезд ы со сто ль ко ро тки м п ери о д ом , как у п ер во го «кем б р и д ж ско го » п ульсар а.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
231
231
В след за н и м и в о ч ен ь ко ро тко е вр ем я б ы ло о ткр ы то н еско лько д есятко в п ульсар о в, п ер и о д ы н екото р ы х и з н и х б ы ли ещ е ко ро ч е. Т ак, п ер и о д п ульсар а, о б н ар уж ен н о го в 1 968 г. в ц ен тр е К р аб о ви д н о й тум ан н о сти , составляла 0,033 с. С ей ч ас и звестн о око ло 4 00 п ульсар о в. П о д авляю щ ее и х б о льш и н ство — д о 90 % — и м еет п ер и о д ы в п р ед елах о т 0,3 д о 3 с, так ч то ти п и ч н ы м п ер и о д о м п ульсаро в м о ж н о сч и тать п ер и од в 1 с. Н о о соб ен н о и н тер есн ы п ульсар ы -реко рд см ен ы , п ер и о д кото р ы х м ен ьш е ти п и ч н о го . Р еко рд п ульсар а К р аб о ви д н о й тум ан н о сти п р о д ер ж ался п о ч ти п о лто р а д есяти лети я. В ко н ц е 1 982 г. в со звезд и и Л и си ч ки б ы л о б н аруж ен п ул ьсар с п ер и о д о м 0 ,00 155 с, т. е. 1 ,5 5 м с. В р ащ ен и е с таки м п о рази тельн о кор о тки м п ер и о д о м озн ач ает 642 о б /с. О ч ен ь кор отки е п ер и о д ы п ульсар о в п о служ и ли п ер вы м и сам ы м в ески м ар гум ен том в п о льзу и н тер п р етац и и эти х о б ъ екто в как вр ащ аю щ и х ся н ей тро н н ы х звезд . З везд а со сто ль б ы стр ы м вращ ен и ем д о лж н а б ы ть и склю ч и тельн о плот но й. Д ей стви тельн о , сам о ее сущ ество ван и е во зм о ж н о ли ш ь п р и усло ви и , ч то ц ен тр о б еж н ы е си лы , связан н ы е с вр ащ ен и ем , м ен ьш е си л тяго тен и я, связы ваю щ и х вещ ество звезд ы . Ц ен тр об еж н ы е си лы н е м о гут р азор вать звезд у, если ц ен тр о б еж н о е уско р ен и е н а экватор е Ω 2R м ен ьш е уско р ен и я си лы тяж ести QM/R2. Зд есь М , R — м асса и р ад и ус звезд ы , Ω — угло вая ч асто та ее вращ ен и я, Q — гр ави тац и о н н ая п о стоян н ая. Д о п ульсаро в б елы е кар ли ки б ы ли сам ы м и п ло тн ы м и и з н аб лю д авш и х ся д о это го звезд : б елы е кар ли ки п р ед сказан ы С . Ч ан д р асекар ом в н ач але 30 -х гг., а о ткр ы ты ч ер ез 3 0 лет, в 1 96 2 г. П ло тн о сть яд ер н о й м атер и и — тр и лли о н то н н , т. е. ты сяч а м и лли ар д о в то н н /см 3. С то ль ком п актн о сж аты м и д о тако й вы со ко й степ ен и м о гут б ы ть ли ш ь н ей тро н н ы е звезд ы : и х п ло тн о сть д ей стви тельн о б ли зка к яд ер н ой . Э то вы вод , п од твер ж д аю щ и й ся всей и стор и ей и зуч ен и я п ульсар ов. Н о како во п ро и схо ж д ен и е б ы стро го вр ащ ен и я н ей тр он н ы х звезд — п ульсар о в? С о лн ц е, н ап ри м ер , вр ащ ается во кр уг сво ей о си с п ер и о д ом о ко ло о д н о го м есяц а. К о гд а звезд а сж и м ается, ее вр ащ ен и е уб ы стр яется. С н ей п р о и схо д и т то ж е, ч то с тан ц о ро м -ф и гур и стом н а льд у: п р и ж и м ая к себ е р уки , тан ц о р -ф и гур и ст уско ряет сво е вр ащ ен и е. З д есь д ей ствует о д и н и з о сн овн ы х зако н ов м ех ан и ки — зако н со хр ан ен и я м ом ен та и м п ульса (и ли м о м ен та ко ли чества д ви ж ен и я). И з н его след ует, ч то п р и и зм ен ен и и р азм еро в вр ащ аю щ его ся т ела и зм ен яется и скор о ст ь его вр ащ ен и я. Н о о стается н еи зм ен н ы м п ро и звед ен и е MΩ R2 — м ом ен т и м п ульса. О тсю д а след ует, ч то п р и и зм ен ен и и р азм еро в вращ аю щ его ся тела и зм ен яется и скор о сть его вр ащ ен и я; н о о стается н еи зм ен н ы м п ро и звед ен и е MΩ R2 (ко то ро е — м ом ен т и м п ульса). В этом п р о и звед ен и и Ω — ч асто та вр ащ ен и я тела, Μ — его м асса, R — р азм ер тела в н ап р авлен и и п ер п ен д и куляр н ом о си вр ащ ен и я, ко торы й в случ ае сф ер и ч еско й звезд ы со вп ад ает с ее р ад и усом . П р и н еи зм ен н о й м ассе о стается п о сто ян н ы м п ро и звед ен и е Ω R2, зн ач и т, с ум ен ьш ен и ем р азм ер а тела ч астота его вр ащ ен и я во зр астает п о зако н у Ω ~ R-2. Н ей тро н н ая звезд а о б р азуется п утем сж ати я ц ен тр альн о й о б ласти яд р а звезд ы , и сч ер п авш ей зап асы яд ер н о го то п ли ва. Я д р о усп евает ещ е п р ед вар и тельн о сж аться д о р азм ер а б ело го кар ли ка R ≈ 107м . Д альн ей ш ее сж ати е д о р азм ер а н ей трон н о й звезд ы R ≈ 104м (т. е. 1 0 км ) о зн ачает ум ен ьш ен и е р ад и уса в ты сяч у р аз. (Р азм ер б ело го кар ли ка р авен 10 00 0 км , а р азм ер н ей тро н н ой звезд ы в ты сяч у р аз м ен ьш е р азм ер а б елого кар ли ка = 1 0 км . П лотн о сть б ело го кар ли ка 10 9 кг/м 3, т. е. 1 0 00 то н н /см 3, а п ло тн о сть п ульсар а 1 0 18 кг/м 3, т. е. тр и лли он то н н /см 3.)
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
232
232
С о о тветствен н о в м и лли о н ы р аз д о лж н а во зр асти ч асто та вр ащ ен и я и во сто лько ж е р аз д о лж ен ум ен ьш и ться его п ер и од . З везд а соверш ает о д и н о б о ро т во кр уг сво ей о си за тр и секун д ы . Б о лее б ы стро е вр ащ ен и е д ает и ещ е б о лее коро тки е п ер и о д ы . С ж ати е ум ен ьш ает р азм ер тела: 1) п р и ум ен ьш ен и и р азм ер а увели ч и вается п ло тн о сть вещ ества; 2) ум ен ьш ен и е разм ер а и увели ч ен и е п ло тн о сти вещ ества связан ы с увели ч ен и ем ско ро сти вр ащ ен и я; 3) ч асто та вр ащ ен и я связан а с п ер и о д о м и злуч ен и я и м п ульса; с возр астан и ем ч асто ты вр ащ ен и я ум ен ьш ается п ер и о д и злуч ен и я и м п ульса. П р и п о стоян н о й м ассе сж а т и е ум ен ьш ает р азм ер тела, а с у м ен ьш ен и ем р а зм ер а тела связан о увели ч ен и е п лот ност и вещ ества: с ум ен ьш ен и ем р азм ер а тел а и увели ч ен и ем п ло тн о сти вещ ества увели ч и вается скоро ст ь вр ащ ен и я. С увели ч ен и ем скор о сти вр ащ ен и я увели ч и вается ча ст от а вр ащ ен и я Ω . А с увели ч ен и ем ч асто ты вр ащ ен и я ум ен ьш ается п ерио д и злуч ен и я и м п ульса. Н о и р ад и о п ульсар ы , и рен тген о вски е п ульсар ы о тли ч аю тся от б ар стер ов в о д н ом п р и н ц и п и альн о м отн о ш ен и и : он и о б лад аю т о ч ен ь си льн ы м и м агн и тн ы м и п о лям и . И м ен н о м агн и тн ы е п о ля — вм есте с б ы стр ото й вр ащ ен и я — и со зд аю т эф ф ект п ульсац и и , х о тя и д ей ствую т эти п о ля п о -р азн ом у в р ад и о п ульсар ах и р ен тген о вски х п ульсар ах .
б. Р ен тген ов ск и е п ул ь сар ы Н ей тро н н ы е звезд ы р ен тген о вски х п ульсар ов в п од авляю щ ем б о льш и н стве случ аев — это д во й н ы е звезд н ы е си стем ы , в ко то р ы х о д н а звезд а является н ей тр о н н о й , а д р угая — о б ы ч н ая ви д и м ая звезд а-ком п ан ьо н . В д во й н о й звезд н о й си стем е ко м п ан ьо н ом н ей тр о н н о й звезд ы р ен тген о вски х п ульсар ов является яркая звезд а-ги ган т (10 -20 M⊙ ). В это м со сто и т о тли ч и тельн ая о со б ен н о сть р ен тген о вски х п ульсар о в от н ей тр о н н ы х звезд -б ар стеро в, ко м п ан ьон о м котор ы х являю тся слаб ы е звезд ы -кар ли ки с м ассо й , равн о й M⊙ и ли ж е п о ло ви н е M⊙ О д н ако м еж д у б ар стер ам и и р ен тген о вски м и п ульсар ам и и м еется м н о го сущ ествен н о го о б щ его : б арстер ам и р ен тген о вски м п ульсар ам п р и сущ а аккр ец и я как зах ват гр ави тац и о н н ы м п олем вещ ества. В д во й н о й си стем е яр кая звезд а-ко м п ан ьо н п ер еп о лн яет свою п о л ость Р ош а, так н азы ваем ую зо н у вли ян и я, гд е си лы тяго тен и я звезд ы -ком п ан ьо н а си льн ее си л тяго тен и я н ей тр о н н о й звезд ы р ен тген овско го п ульсар а, и вещ ество ком п ан ьон а п о п ад ает в зон у вли ян и я р ен тген о вско го п ульсар а, гд е си лы тяго тен и я н ей тр о н н о й звезд ы -п ульсар а захваты ваю т аккр ец и р уем ы й п о ток вещ ества и уско ряю т д ви ж ен и е это го п ото ка в н ап р авлен и и к п о верх н о сти н ей тр о н н ой звезд ы -п ульсар а. И так, в д во й н о й си стем е сам аккр ец и р уем ы й п о то к вещ ества п о д вер гается д во й н ом у вли ян и ю : во -п ер вы х , м ощ н ы х си л тяго тен и я н ей тро н н о й звезд ы р ен тген о вско го п ульсар а; во -вто р ы х , р ен тген о вски е п ульсар ы о б лад аю т н а своей п о верх н о сти си льн ы м м агн и тн ы м п о лем , си ло вы е ли н и и ко то ро го п р о н и зы ваю т всю м ассу вещ ества, сущ ествую щ его н а и х п о верх н о сти . Э то си льн о е м агн и тн о е п оле, о б р азо ван н о е в п ро ц ессе п р евр ащ ен и я о б ы ч н о й звезд ы в н ей тро н н ую звезд у п о д си льн ей ш и м гр ави тац и о н н ы м сж ати ем , п о сво ей м ощ н о сти п рево сх од и т в 1 0 12 и 10 13 раз ср ед н ее м агн и тн о е п о ле н аш его С о лн ц а. Т еп ер ь м ы м о ж ем п р ед стави ть, н асколько сп р авед ли вы сло ва А . Д . К и р ж н и ц а (талан т-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
233
233
ли вей ш его ф и зи ка-теор ети ка и астр о ф и зи ка, б езвр ем ен н о уш ед ш его ) о том , ч то к экстр ем альн ы м астр о ф и зи ч ески м усло ви ям след ует, кро м е вы соки х д авлен и й и вы со ки х тем п ер атур , д о б ави ть и си льн о е м агн и тн о е п о ле, ко то рое п о сво ей си ле п р евосхо д и т в м и лли ар д ы и тр и лли о н ы р аз ср ед н ее м агн и тн о е п о ле С о лн ц а. Н ей тро н н ы е звезд ы -п ульсар ы (как рен тген о вски е, так и р ад и о п ульсар ы ) о б лад аю т оч ен ь м ощ н ы м и и си льн ы м и м агн и тн ы м и п о лям и н а и х п о верх н о сти , си ло вы е ли н и и ко то р ы х п ро н и зы ваю т всю м ассу вещ ества п ульсаров. А ккр ец и р уем о е вещ ество яр ко й звезд ы -ги ган та п ер етекает к н ей тр он н о й звезд е р ен тген о вски х п ульсар о в в ви д е стр уи и ли звезд н о го ветр а, т. е. ч асти ц п лазм ы , и о н и зи р ован н о го газа: п од д ей стви ем м ощ н ы х си л тяго тен и я п ульсар а и его си льн о го м агн и тн о го п о ля и о н и зи рован н ы й газ в сво ем ускор ен н о м д ви ж ен и и р еляти ви стски х ч асти ц п ад ает н а п о верх н о сть р ен тген овски х п ульсаров, гд е, сталки ваясь с си льн ы м м агн и тн ы м п о лем , вступ ает с н и м во взаи м о д ей стви е, результатом ч его является н агр ев п о верх н о сти н ей тро н н о й звезд ы р ен тген о вски х п ульсар ов. «К ак всяко е н агр ето е тело », и злуч ает электр ом агн и тн ы е во лн ы в р азли ч н ы х д и ап азо н ах от м етро во го р ад и о д и ап азо н а д о гам м а-д и ап азо н а (гам м а-ф о то н о в). С лед о вательн о , и сто ч н и ком р ен тген овски х п ульсар о в является н агрев (разо гр ев, р аскал ен н о сть) п о вер х н ости н ей тр о н н о й звезд ы р ен тген о вски х п ульсар о в в р езультате взаи м о д ей стви я аккр ец и р ую щ его вещ ества с си льн ы м м агн и тн ы м п о лем (как о тм еч ает А . Д . Ч ер н и н , д о кто р ф и зи ко -м атем ати ч ески х н аук). З н ач и т, и сточ н и ко м р ен тген о вско го и злуч ен и я п ульсар ов являю тся теп ло вы е п р о ц ессы . П оэто м у р ен тген о вско е и злуч ен и е п ульсар о в и м еет теп ло во й , ч ер н отельн ы й х ар актер , в отли ч и е о т р ад и о п ульсар о в. У н еко тор ы х и з р ен тген о вски х п ульсар ов вещ ество п ер етекает к н ей тр о н н о й звезд е в стр уе (как в б ар стер ах).
Р и с. 2.9
В ещ ество вн еш н и х сло ев звезд ы -ко м п ан ьо н а п ер еп о лн яет п о ло сть Р ош а это й звезд ы , и ч асть его в ви д е стр уи п ер етекает к н ей трон н о й звезд е. Б о льш и е стр елки указы ваю т н ап р авлен и е д ви ж ен и я звезд во кр уг и х о б щ его ц ен тр а м асс. В б о льш и н стве случ аев звезд а-ги ган т теряет вещ ество в ви д е звезд но го вет ра — и сх о д ящ его от ее п о вер х н ости п о все стор о н ы п о то ка п лазм ы , и о н и зи р ован н о го газа. Ч асть п лазм ы звезд н о го ветр а п о п ад ает в о кр естн о сть н ей тро н н ой звезд ы в зо н у п р ео б лад ан и я ее тяго тен и я, т. е. в п о ло сть Р ош а н ей тр о н н о й звезд ы , гд е и зах ваты вается ее п о лем тяготен и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
234
234
Р и с. 2.10. З в ездн ы й в етер ак к р ец и и в р ен тген ов ск ом п ул ь сар е
А ккр ец и р уем о е вещ ество си льн ы м п о лем тяго тен и я звезд ы п ер етекает от о б ы ч н о й звезд ы -ко м п ан ьон а к п о верхн о сти н ей тро н н о й звезд ы р ен тген о вск и х п ульсар о в в ви д е: 1) стр уи вещ ества; 2) звезд н о го ветр а — ч асти ц ы п лазм ы , и о н и зи р ован н о го газа. П р и аккр ец и и п о то к аккр ец и р уем о го вещ ества н ахо д и тся п о д во зд ей стви ем : 1) си лы тяго тен и я н ей тро н н ой звезд ы , ко гд а звезд а-ко м п ан ьо н п ер еп о лн яет свою п о ло сть Р о ш а и п о п ад ает в о кр естн о сть си л тяго тен и я н ей тр о н н о й звезд ы , т. е. ее п о ло сть Р ош а, гд е вещ ество захваты вается си льн ы м п о лем тяго тен и я н ей тр о н н ой звезд ы -п ульсар а; 2) аккр ец и р уем ы й п о то к вещ ества, р асп ро стр ан яю щ и й ся сф ер и ч ески -си м м етр и ч н о , п о д во зд ей стви ем си льн о го м агн и тн о го п о ля п ульсар а стан о ви тся н ап р авлен н ы м , т. е. аси м м етри ч н ы м , к п о вер х н о сти п ульсар а. П р евр ащ ен и е о б ы ч н о й звезд ы с м ассо й н е б о лее 3 M⊙ в н ей тр он н ую звезд у связан о н е только с о б р азован и ем сверхп ло тн о го вещ ества, н о и р езки м увели ч ен и ем м агн и тн о го п о ля: м агн и тн о е п о ле стан ови тся ч уд о ви щ н о си льн ы м , в 10 12— 1013 р аз б о льш е сред н его м агн и тн ого п о ля С о лн ц а. С лед о вательн о , п р и катастро ф и ч еско м ум ен ьш ен и и гео м етр и ч ески х р азм еро в д ан н о й м ассы стан ови тся н е только сверх п ло тн о й эта м асса, н о и си ла м агн и тн о го п оля, си ло вы е ли н и и ко торо го п р о н и зы ваю т всю м ассу вещ ества, такж е стан о ви тся свер х си льн о й . В этом состо и т и д ея Д . А . К и р ж н и ц а о том , ч то си льн ое м агн и тн о е п о ле (п од си льн ы м м агн и тн ы м п о лем м ы п он и м аем си лу, ко то р ая п р евы ш ает м агн и тн о е п о ле С о лн ц а в тр и л ли о н ы р аз) является си льн ей ш и м экстр ем альн ы м усло ви ем о б р азо ван и я экстр ем альн ы х сво й ств вещ ества. О б р азован и е сверх п ло тн о го вещ ества н ей тр о н н ой звезд ы и си льн о го ее м агн и тн о го п о ля является р езультатом си льн о го гр ави тац и о н н о го сж ати я: п р и сж ати и , след о вательн о , п ро и схо д и т катастро ф и ч еское ум ен ьш ен и е гео м етр и ч ески х р азм еро в м ассы вещ ества. В ещ ество , аккр ец и р уем о е н ей тр о н н о й звезд о й , — это звезд н ы й ветер. О н о и о н и зи р ован о, и п оэто м у он о взаи м од ей ствует п р и сво ем д ви ж ен и и с ее м агн и тн ы м п о лем , в р езультате ч его п р о и схо д и т н агр ев п о верх н о сти н ей тро н н о й звезд ы : как всяко е н агр ето е тело о н а и злуч ает электро м агн и тн ы е во лн ы , в ч астн о сти , р ен тген о вски е луч и . С лед о вательн о , и сточ н и ком р ен тген о вско го и злуч ен и я н ей тр о н н о й звезд ы п ульсар а являю тся теп ло вы е п р о ц ессы , п р о и сх о д ящ и е н а п о верхн о сти н ей трон н о й звезд ы , в р езультате н агр ева аккр ец и о н н о го п о то ка вещ ества п р и его взаи м о д ей стви и с си льн ы м м агн и тн ы м п о лем .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
235
235
И так, и сто ч н и ко м р ен тген овско го и злуч ен и я н ей тр о н н о й звезд ы -п ульсар а, как и н ей тр о н н о й звезд ы -б ар стера, является ч ер н о тельн о е и злуч ен и е, теп ло вы е п ро ц ессы , н агр еваю щ и е и р азо греваю щ и е п о вер х н о сть н ей тр о н н о й звезд ы -п ульсар а: р ен тген о вское и злуч ен и е п ульсар а и м еет теп ло во й , ч ер н отельн ы й х ар актер . В этом его о тли ч и е о т и злуч ен и я р ад и оп ульсар а, об лад аю щ его «н етеп л о вы м », «н еч ер н о тельн ы м » х ар актер ом , как о тм еч ает А . Д . Ч ер н и н в сво ей кн и ге «З везд ы и ф и зи ка» (А . Д . Ч ер н и н — о д и н и з вед ущ и х астро ф и зи ко в-теор ети ко в в Г А И Ш п р и М Г У ). Т аки м об р азом , си ла катастр о ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я (т. е. ко ллап с), вы зы ваю щ ая сверх си льн ы е д авлен и я, сверх вы со ки е тем п ер атур ы и свер х си льн о е м агн и тн о е п оле, т. е. экстр ем альн ы е астро ф и зи ч ески е усло ви я, катастро ф и ч ески и зм ен яет тр и ад у м атер и и , п р о стр ан ства и вр ем ен и : вещ ество п о д сверх вы соки м д авлен и ем стан о ви тся сверх п ло тн ы м , п ло тн о сть ко тор о го р авн а тр и лли о н у то н н в о д н ом куб и ческо м сан ти м етр е, а м н о гом и лли о н ы й гео м етр и ч ески й р азм ер звезд ы катастро ф и ч ески со кр ащ ается и ум ен ьш ается д о 1 0 км . В се эти уд и ви тельн ы е и п ар ад о ксальн ы е п р о ц ессы о сущ ествляю тся п р и свер хвы со ки х тем п ер атур ах, п р и ко то р ы х все ко м п лексы , со ставляю щ и е вещ ество звезд ы — м о лекулы , ато м ы , яд р а, — м гн овен н о р азр уш аю тся и р асп ад аю тся н а ч асти ц ы — н ей тро н ы , о б р азую щ и е сверх п ло тн о е вы ро ж д ен н о е н ей трон н о е вещ ество в ж и д ко й сф ер е, п р о ти во д ей ствую щ ее и остан авли ваю щ ее п ро ц есс д альн ей ш его гр ави тац и он н о го сж ати я (т. е. ко ллап са). А н а п о вер хн о сти п ульсар а р азы гр ы ваю тся д р ам ати ч ески е взаи м о д ей стви я м еж д у м агн и то сф еро й и заряж ен н ы м и электро н ам и , п осы лаю щ и е н ам р ен тген овско е и злуч ен и е (т. е. р ен тген о вски е луч и ): р ен тген о вско е и зл уч ен и е — след стви е р аскален н о сти п о вер х н ости п ульсар а в р езультате эти х д р ам ати ч ески х взаи м о д ей стви й м еж д у свер хм о щ н о й си ло й м агн и то сф ер ы и зар яж ен н ы м и ч асти ц ам и — электро н ам и , вы рван н ы м и и з сло ев ато м ар н о й м атер и и п ульсар а — н ей тр о н н о й звезд ы . И так, сж ати е есть о сн о вн о е ф ун д ам ен тальн о е экстр ем альн о е астро ф и зи ч еское усло ви е, о п ред еляю щ ее вы со ки е д авлен и я, вы со ки е тем п ер атур ы и си льн о е м агн и тн о е п оле, ко тор ы е «сж и м аю т» м ассу вещ ества д о п ло тн ости н ей тр о н н о й звезд ы ρ = 1018кг/м 3 (и ли 1 0 12т/см 3). П оэтом у с ум ен ьш ен и ем (т. е. экстр ем альн ы м ум ен ьш ен и ем ) геом етр и ч ески х р азм еро в м ассы вещ ества об ы ч н о й звезд ы (р ад и ус С о лн ц а — 109м , т. е. 1 м лн км ) д о р азм еро в н ей тро н н о й звезд ы — 1 0 км — п р о и сх од ят след ую щ и е экстр ем альн ы е сво й ства вещ ества: 1) сверх п ло тн о е вещ ество в н ей тр о н н ы х звезд ах — 1018 кг/м 3; 2) сверх вы со ки е д авлен и я и свер хвы со ки е тем п ер атур ы ; 3) сверх си льн о е м агн и тн о е п оле, си ло вы е ли н и и м агн и тн о й и н д укц и и ко то ро го п р о н и зы ваю т всю м ассу вещ ества н ей тро н н о й звезд ы . З везд ы с м ассо й , в 1 0, 2 0 и ли 3 0 р аз б ольш е M⊙ , д олж н ы о б лад ать б о льш и м и гео м етр и ч ески м и р азм ер ам и , р ад и ус ко то р ы х м ож ет б ы ть равен н еско льки м м и лли о н ам ки ло м етр ов. Т о гд а п р и п р евр ащ ен и и эти х о б ы ч н ы х звезд в н ей тр о н н ы е звезд ы ум ен ьш ен и е и х р азм еро в б уд ет со ответство вать и х катастро ф и ч еско м у со кр ащ ен и ю в м и л ли о н ы , д есятки и ли со тн и м и лли о н о в р аз. Т аки м о б р азом , сж ати е как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я п р и во д и т п р еж д е всего к катастро ф и ч еском у ум ен ьш ен и ю (и со кр ащ ен и ю ) геом етр и ч ески х р азм ер ов м ассы вещ ества звезд ы : п ро и схо д и т ум ен ьш ен и е гео м етр и и п ро стран ств а звезд ы и со ответствен н о об р азо ван и е экстр ем альн о го со стоян и я сверх п ло тн о го вещ ества н ей тр о н н о й звезд ы .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
236
236
К ак б ы л п р ав А . Э й н ш тей н : гр ави тац и я как ун и вер сальн ая си ла п р о н и зы вает сущ ее н е то лько как м атер и ю (вещ ество ), н о и п р о стр ан ство , и вр ем я, и и х сво й ства (гео м етр и я и д ли тельн о сть): о т п р о н и зы ван и я гр ави тац и ей всего су щ его н е м о ж ет защ и ти ть н и ч то , т. е. н и какая н ам и звестн ая и ли н еи звестн ая си ла. Г р ави тац и я является всеп р о н и зы ваю щ ей ун и вер сальн о й и всео б щ ей си ло й . О т д р уги х си л взаи м од ей стви й — С В , Э М В и С Л В — в ко н еч н ом сч ете м о ж н о н ай ти сп о со б защ и ты , стро я, н ап р и м ер , толстую сви н ц овую п ер его род ку в м и лли он ы ки ло м етр ов. Н о о т гр ави тац и и н ет защ и ты и н ево зм о ж ен како й б ы то н и б ы ло сп осо б защ и ты .
в . Р ади оп ул ьсар ы Р ад и о п ульсары о тли ч аю тся о т р ен тген о вски х п ульсар о в тем , ч то он и о д и н о ки е: р ад и о п ульсары в б о льш и н стве случ аев н е сущ ествую т и н е н ахо д ятся в д вой н о й звезд н о й си стем е. В этом см ы сле р ад и о п ульсар ы — о д и н о ч н ы е н ей тро н н ы е звезд ы . П оэто м у ф и зи ка р ен тген овски х п ульсаров и р ад и о п ульсар ов д о лж н а б ы ть разли ч н о й . П р еж д е всего р ад и о п ульсарам н есво й ствен н а аккр ец и я, т. е. п ер етекан и е вещ ества о т о б ы ч н о й звезд ы -ком п ан ьо н а к н ей тро н н ой звезд е р ад и о п ульсар а. П р еж д е ч ем ф и ло со ф ски ан али зи р о вать р ад и о п ульсар ы , н ео б х од и м о ещ е р аз вер н уться к стро ен и ю и стр уктур е н ей тр о н н о й звезд ы , и б о то лько глуб о ко е и ясн о е п р ед ставлен и е о стр о ен и и и стр уктур е ее д аст н ам во зм о ж н о сть п он ять и о б ъ ясн и ть те ф и зи ч ески е п р о ц ессы и явлен и я, ко торы е н ам и н аб лю д аю тся в эксп ер и м ен те. П р еж д е всего м ы н аб лю д аем р ад и о и злуч ен и е в р азли ч н ы х д и ап азо н ах , н ач и н ая с д ли н н о во лн ово го д и ап азо н а и д о гам м а-д и ап азо н а (гам м а-ф о то н о в). И в этом случ ае м ы и д ем о т н аб лю д ен и я ч ер ез и н тер п р етац и ю н аб лю д аем ы х д ан н ы х , стр оя р азли ч н ы е п ред п о ло ж ен и я, вы д ви гая и д еи , и н а о сн о ве и х и сп о льзо ван и я стро и м ад екватн ую м о д ель о б ъ екта и сслед о ван и я: если эта м о д ель вер н а, то о н а м о ж ет стать теор и ей , о б ъ ясн яю щ ей п о лн о стью н аб лю д аем о е (р и с. 2.11 ). Н а это й усло вн о й и уп ро щ ен н о й сх ем е м ы ви д и м след ую щ и е м ом ен ты : 1 . В ц ело м н ей тр о н н ая звезд а р ад и о п ульсар ов со сто и т и з п яти с тр уктур н ы х сло ев: во -п ер вы х , н а сам о й вн еш н ей п о вер х н о сти р ад и о п ульсар а н ах о д и тся м агн и то сф ер а, ко тор ая состо и т и з си льн о го м агн и тн о го п о ля и электр и чески зар яж ен н ы х части ц — электро н о в вы со ки х эн ер ги й . М агн и то сф ера, как сф ер а оч ен ь си льн о го м агн и тн о го п о л я, си ла ко то ро го п р евы ш ает в 10 12 и 1 0 13 р аз ср ед н ее м агн и тн о е п оле н аш его С олн ц а, о б р азо ван а в п р о ц ессе п р евращ ен и я о б ы ч н о й звезд ы в н ей тро н н ую звезд у п ри си льн о м гр ави тац и о н н ом сж ати и , т. е. сверх вы со ки х д авлен и ях и сверх вы со ки х тем п ер атур ах , п ер естр аи ваю щ и х стро ен и е и стр уктур у вещ ества о б ы ч н о й звезд ы и сж и м аю щ и х это вещ ество д о сверх п ло тн о го вещ ества н ей тр о н н о й звезд ы . Т аки м об р азо м , м агн и то сф ер а н а п о вер х н о сти н ей тро н н о й звезд ы -п ульсара о б р азован а п р и ги ган тско м сж ати и си л тяго тен и я. П оэто м у м агн и то сф е р а н а п ульсар е — это н е п ро сто сф ер а м агн и тн о го п о ля и электр и ч ески заряж ен н ы х ч асти ц , а является экстр ем альн о й м агн и то сф ер о й , о б р азован н о й в р езультате д ей стви я экстр ем альн ы х астр о ф и зи ч ески х услови й — ги ган тско го сж ати я, д авлен и я и тем п ер атур . П оэто м у со вер ш ен н о п р ав Д . А . К и р ж н и ц , ко гд а о н си льн о е (то ч н ее, сверх си льн о е) м агн и тн о е п о ле о тн о си т к экстр ем альн ы м астр о ф и зи ч ески м усло ви ям н ар яд у со сж ати ем , ги ган тски м и д авлен и ем и тем п ератур о й , ко то ры е «р аствор яю т», р азр уш аю т вещ ество , его стр о ен и е и стр уктур у, со зи д ая н овое свер х п ло тн о е н ей тр о н н о е вещ ество в н ей тр о н н о й звезд е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
237
237
Р и с. 2.11. С хем а сеч ен и я стр оен и я и стр ук тур ы н ей тр он н ой зв езды р ади оп ул ь сар ов
Э та экстр ем альн ая м агн и то сф ер а о кр уж ает н ей тр о н н ую звезд у п ульсар о в и вм есте с н ею о н а вр ащ ается с то й ж е ч асто то й вр ащ ен и я, с како й вр ащ ается сам п ульсар . П о это м у м агн и тосф ер а о п р ед еляет п ер и од р ад и о и злуч ен и я, ко тор ы й н ам п о сы лает и м п ульсы ч ер ез каж д ую (в ср ед н ем ) секун д у: п ер и о д и злуч ен и я р ад и о и злуч ен и я р ад и о и м п ульсо в соо тветствует ч асто те вращ ен и я м агн и то сф ер ы вм есте с сам и м п ульсаро м . Э то — п ерво е. 2 . А вто ро е со сто и т в том , ч то п ульсар и м еет д ва сло я твер д о й стр уктур ы — сло й твер д о й ж елезн о й коры и сло й кр и сталли ч еско й р еш етч ато й стр уктур ы : это те стр уктур н ы е сло и , ко тор ы е н е п о д вер гали сь н ей тр он и зац и и и з-за н ед о стато чн о й си лы сж и м аю щ ей ся м ассы в п ро ц ессе об р азо ван и я об ы ч н о й звезд ы в н ей тро н н ую (если м асса об ы ч н о й звезд ы б ы ла б ы б ольш е 3 M⊙ (10, 20, 30 M⊙ и т. д .), то н и каки х твер д ы х сло ев — н и ж елезн ы х , н и кр и сталли ч ески х — н е б ы ло б ы и н е м о гло б ы ть: си ла сж ати я все р азр уш и ла б ы , в то м ч и сле и н ей тр о н н о е вещ ество . Т о гд а м ы и м ели б ы н е н ей трон н ую звезд у, а ч ер н ую д ы ру. П о чем у п р и рассм о тр ен и и м агн и то сф еры п ульсар а так важ н о сущ ество ван и е во вн еш н ей о б оло ч ке п ульсар а д вух сло ев твер д ы х кор? Ф акти ч е ски эти д ва сло я твер д ы х кор — те, котор ы е н е п о д вер гли сь н ей тр о н и зац и и : о н и в ц ело м со д ер ж ат ато м ар н ую м атер и ю (вещ ество ), о ткуд а си льн о е электр и ч еско е п о ле ч ерп ает вы со ко эн ер гети ч ески е электро н ы , ко тор ы е в м агн и то сф ер е д ви ж утся п о кр уго во й о рб и те в си льн о м м агн и тн о м п о ле с уско р ен и ем : д ви ж ен и е эти х вы со ко эн ер гети ч ески х электро н о в в си льн о м м агн и тн о м п о ле м агн и то сф еры — р еляти ви стско е со ско ростью света и с ускор ен и ем . И м ен н о п оэто м у эти вы со ко эн ер гети ч ески е электро н ы являю тся и сто ч н и ком р ад и о и злучен и я, ко тор о е м ы н аб лю д аем в эксп ер и м ен те: р ад и о и злуч ен и е — си н х рон н о е и злуч ен и е. С и н х ро тро н ы — м ощ н ы е уско р и тели вы со коэн ер гети чески х зар яж ен н ы х ч ас-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
238
238
ти ц , п р еж д е всего электр о н о в. О н и д ви ж утся с б о льш и м и скор о стям и , ср авн и м ы м и со скоро стью света, и в си льн о м м агн и тн о м п о ле уско ряю тся эти м п о лем : таки е ч асти ц ы -электро н ы и злуч аю т электро м агн и тн ы е во лн ы во всех сп ектр ах . И так, м ы ви д и м , ч то н ей тро н н ы е звезд ы р ад и о п ульсар ов — н е ч лен ы д во й н о й звезд н о й си стем ы , а о д и н о ч н ы е, и эти м о п р ед еляю тся и х ф и зи ка и астр о ф и зи ка: р ад и о п ульсары — о д и н о ч н ы е н ей тро н н ы е звезд ы , н а п о вер х н о сти ко тор ы х, т. е. в м агн и то сф ер е, р азы гр ы ваю тся н еи стовы е ф и зи ч ески е п р о ц ессы , о п р ед еляю щ и е н аб лю д аем о е н ам и свеч ен и е электр ом агн и тн ы х во лн в р азли ч н ы х д и ап азо н ах. М агн и то сф ера, ор ган и ч ески связан н ая с р ад и о п ульсаро м и вр ащ аю щ аяся вм есте с н ей тр о н н ой звезд о й с то й ж е ч асто то й , ч то эта звезд а, является м ощ н ы м и сто ч н и ком электр ом агн и тн ы х во лн в р азн ы х д и ап азон ах . П оэто м у р ад и о п ульсар ы в п р и н ц и п и альн о м о тн о ш ен и и о тли ч аю тся о т н ей тр о н н ы х звезд б ар стер ов и р ен тген овски х п ульсар ов: и сто ч н и ком р ад и о и злуч ен и я являю тся н е теп ло вы е п р о ц ессы (теп ло , н агр ев, ч ер н о тельн о е и злуч ен и е), а н етеп ло во е, н еч ер н о тельн о е и злуч ен и е электром агн и тн ы х во лн в р езультате взаи м о д ей стви я м агн и то сф ер ы и н ей тр о н н о й звезд ы р ад и о п ульсар ов в ц елом . 3 . Т р ети й м ом ен т п р об лем ы взаи м о д ей стви я м еж д у м агн и то сф еро й и н ей тр о н н о й звезд о й -п ульсар ом , котор ы й м ы хо ти м п о д ч ер кн уть, со сто и т в б о лее глуб о ко м ф и ло со ф ско м осм ы слен и и д ан н о й п р о б лем ы . С это й ц елью ещ е р аз н ео б хо д и м а р еко н стр укц и я стр о ен и я и стр уктур ы н ей тр о н н о й звезд ы . К ак м ы о тм ети ли , н ей тро н н ая звезд а в ц елом со сто и т и з след ую щ и х сло ев: 1. Т вер д ая кор а, со стоящ ая и з д вух твер д ы х сло ев (т. е. ж елезн ы х и кр и сталли ч ески х р еш етч аты х ): п о сущ еству эта твер д ая кора о б р азо валась в р езультате то го, ч то о н а н е п о д вер глась н ей тр о н и зац и и . 2. Н а п оверх н ости это й твер д о й кор ы н ей тр о н н о й звезд ы -п ульсара о б р азо валась м ощ н ая м агн и то сф ер а о д н о вр ем ен н о вм есте с о б р азо ван и ем сам о й н ей тр о н н ой звезд ы п о д си льн ей ш и м гр ави тац и о н н ы м сж ати ем . П оэтом у эта м агн и то сф ера н ей тр о н н о й звезд ы -р ад и о п ульсар а, м о щ н о сть си лы ко то ро й п р евосх од и т в 10 121013 р аз ср ед н ее м агн и тн о е п о ле н аш его С о лн ц а, является экстр ем альн ы м усло ви ем о б разо ван и я экстр ем альн ы х астро ф и зи ч ески х ф ен о м ен о в, п р еж д е всего электро м агн и тн ы х во лн вы со ко й ч асто ты , т. е. ф о то н о в вы со ки х эн ер ги й . 3. П од твер д о й ко ро й н ахо д и тся ц ен тр альн ы й и главн ы й сло й н ей тр о н н о го вещ ества в ж и д ко й сф ер е: п ло тн о сть это го н ей тр о н н о го вещ ества ср авн и м а и б ли зка к п ло тн о сти яд ер н о й м атер и и — 1015 г/см 3. П оэто м у это н ей тро н н о е вещ еств о в ж и д ко й сф ер е — экстрем альн о е свер х п ло тн о е вещ ество, об р азо ван н о е в р езультате д ей стви я всех ко м п о н ен тов экстр ем альн ы х усло ви й — сж ати я экстр ем альн ой си лы тяго тен и я, вы со ки х д авлен и й и вы со ки х тем п ер атур, а такж е си льн о го м агн и тн о го п о ля, си ло вы е ли н и и ко то ро го п р о н и зы ваю т всю м ассу вещ ества, в том ч и сле и н ей тро н н о го вещ ества. И так, м ы всю н ей тр о н н ую звезд у -п ульсар р асч лен и ли н а тр и ч асти : 1) твер д ая ко р а; 2) м агн и то сф ер а, н ахо д ящ аяся н а п о верх н о сти это й твер д о й ко р ы ; 3) ц ен тр альн ая ч асть н ей трон н о й звезд ы — н ей тро н н ое вещ ество , заклю ч ен н о е в твер д ую ко р у как б ы в п ан ц и р ь.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
239
239
П о чем у м ы сто лько вн и м ан и я уд еляем тверд о й ко р е н ей тр о н н о й звезд ы р ад и о п ульсара? П о то м у ч то эта твер д ая ко р а со сто и т в ц ело м и з ато м ар н о й м атер и и , о ткуд а си льн ы е электр и ч ески е п о ля ч ер п аю т («вы ры ваю т») и о тр ы ваю т электр о н ы вы со ки х эн ер ги й , ко тор ы е в м агн и то сф ер е д ви ж утся п о кр уго во й о рб и те п о д си льн ей ш и м м агн и тн ы м п о лем . П о этом у это д ви ж ен и е электро н ов вы со ки х эн ер ги й — д ви ж ен и е с уско р ен и ем , ско ро сть ко то ро го б ли зка к ско ро сти света: о н и и злуч аю т электро м агн и тн ы е во лн ы вы со ко й ч астоты и ли , н а кван то во м язы ке, ф о то н ы вы соки х эн ер ги й , ко то р ы е в свою о ч ер ед ь п р и д ви ж ен и и в си льн о м м агн и тн о м п о ле п о ро ж д аю т п ар ы электр о н о в и п о зи тр он о в. А эти электр о н ы и п о зи тро н ы п р и п р ох о ж д ен и и в си льн о м м агн и тн о м п о ле, ан н и ги ли р уя, п р евр ащ аю тся вн о вь в ф о то н ы вы со ки х эн ер ги й и т. д . И м ен н о этот каскад взаи м о п р евр ащ ен и я и взаи м о п оро ж д ен и я в м агн и то сф ер е п р ед ставляет со б о й и сточ н и к электр ом агн и тн о го и злуч ен и я н ей тро н н о й звезд ы р ад и о п ульсара. П о этом у ро ль и зн ач и м о сть твер д о й ко р ы как атом ар н о й м атери и , о ткуд а си льн ы е электр и ч ески е п о ля ч ер п аю т электро н ы вы со ки х эн ер ги й , вели ки д ля п р о и сх од ящ и х в м агн и то сф ер е п ро ц ессов взаи м о д ей стви я ч асти ц : отр ы в электр и ч ески м и си лам и электро н ов от атом ар н о й твер д о й кор ы во зм о ж е н и о сущ естви м п о том у, ч то н а п о верх н о сти н ей тр о н н ой звезд ы электр и ч ески е си лы си льн ее си л тяго тен и я сверх п ло тн о го н ей тр о н н о го вещ ества. Е сли б ы си лы тяго тен и я б ы ли си льн ее электр и ч ески х и м агн и тн ы х си л н а п о вер х н о сти н ей тр о н н о й звезд ы , то вся атом ар н ая м атер и я твер д о й ее ко ры п о д вер глась б ы н ей тр о н и зац и и , а м о ж ет б ы ть, вся н ей тро н н ая звезд а п р евр ати лась б ы в р езультате ко ллап са в ч ер н ую д ы ру. П оэто м у н ей тр о н н ая звезд а о д и н оч н о го п ульсар а в ц ело м со сто и т и з тр ех сло ев стро ен и я: 1) м агн и то сф ер а; 2) ато м ар н ая м атер и я; 3) н ей тр о н н ая м атер и я. И з эти х трех ко м п о н ен то в н ей трон н о й звезд ы о д и н о ч н о го п ульсар а о п р ед еляю щ ая ро ль п р и н ад леж и т н ей тр он н о й м атер и и , п ло тн о сть ко то ро й ср авн и м а с п ло тн о стью яд ер н о й м атер и и : ф акти ч ески н ей тр о н н ая м атер и я и есть яд ер н ая м атер и я. О н а — ад ро н н ая м атер и я, п оэто м у н ей тро н н ая звезд а о д и н о ч н о го п ульсар а м о ж ет вр ащ аться и вр ащ ается со скор о стью света. К о см и ч ески е ко м п актн ы е о б ъ екты , со сто ящ и е и з атом ар н о й м атери и (д аж е б елы е кар ли ки ), н е вы д ер ж али б ы ско ро сти вр ащ ен и я н ей тро н н о й звезд ы -п ульсар а: о н и р ассы п али сь б ы п р и тако м вр ащ ен и и н а о тд ельн ы е куски , ч асти , элем ен ты . П ло тн о сть б елы х кар ли ко в со ставляет, как н ам и уж е о тм еч ало сь, 1 0 9 кг/м 3, т. е. 1 О О О т/см 3, и о н и такж е р ассы п али сь б ы н а ч асти п р и вр ащ ен и и со скор о стью вр ащ ен и я н ей тр о н н о й звезд ы о д и н о ч н о го п ульсар а. В ц ело м м о ж н о о тм ети ть, ч то н ей тр о н н ая звезд а — это п р еж д е всего н ей тро н н ая (т. е. ад ро н н ая) м атер и я п лю с ато м ар н ая м атери я, ко тор ая н е п о д вер глась н ей тр о н и зац и и . Г лавн ая п р и ч и н а это го о б сто ятельства заклю ч ается в том , что п р евращ ен и е о б ы ч н о й звезд ы в н ей тро н н ую о п р ед еляется м ассо й в п р ед елах о т 1 ,4 M⊙ д о 2 и ли 3 M⊙ , н о н е б о льш е: если м асса о б ы ч н о й звезд ы б уд ет б о льш е 3 M⊙ (10, 2 0, 3 0 и т. д . M⊙ ), то н еи зб еж н о и н ео твр ати м о п ревр ащ ен и е об ы ч н о й звезд ы в ч ер н ую д ы р у, в ко то ро й и сч езн ут н е то лько атом ар н ая, н о и н ей тр о н н ая (т. е. вся ад ро н н ая) м атер и я. С лед о вательн о , в ч ерн о й д ы р е ко ллап с п р евр ащ ает и ато м ар н ую , и ад ро н н ую м атер и ю в си н гуляр н о сть. С и н гуляр н о сть — это клю чевая и стер ж н евая п ро б лем а ф и ло со ф и и В селен н о й в н аш ей р аб о те. П о этом у о н а б уд ет п р ед м етом н аш его ф и ло со ф ско го и сслед о ван и я п о з-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
240
240
ж е. А сей ч ас м ы п о д вед ем и то ги н аш его р ассм о тр ен и я п р о б лем эво лю ц и и звезд — б ар -стеро в, рен тген о вски х п ульсар о в и р ад и о п ульсаро в как всех н ей тр о н н ы х звезд , и м ею щ и х во вн еш н и х о б о ло ч к ах п о вер х н о сти тверд ую кор у как сло й ато м ар н ой м атер и и , гд е р азы гр ы ваю тся все ф ун д ам ен тальн ы е ф и зи ч ески е п роц ессы , связан н ы е с и сто ч н и ком п о ро ж д ен и я электром агн и тн ы х во лн , н аб лю д аем ы х н ам и в ви д е всп ы ш ек б арстеро в, р ен тген о вско го и злуч ен и я у п ульсар о в и д л и н н о во лн ово го и злуч ен и я р ад и о и м п ульсо в. У б ар стеро в и сто ч н и ком и х м ощ н ы х и кор отки х всп ы ш ек служ и т н агр ев п о верх н о сти н ей тр о н н о й звезд ы -б арстер а в р езультате п ад ен и я аккр ец и он н о го п о то ка вещ ества звезд ы -ком п ан ьо н а н а п о верх н о сть н ей тр о н н о й звезд ы , а такж е тер м о яд ер н ы е всп ы ш ки , ко то р ы е о б р азую тся в сло е аккр ец и р ую щ его вещ ества в р езультате созд ан и я экстрем альн о го усло ви я д ля н ач ала тер м о яд ер н ы х р еакц и й п р евращ ен и я во д ор о д а в гели й , гели я — в углер о д , а углер о д а — в ки сло ро д и т. д . З н ач и т, и сточ н и ко м коротки х и ап ер и о д и ч ески х всп ы ш ек б арстеро в как н ей тр о н н ы х звезд является н агр ев и х п о вер х н о сти как сло я ато м ар н о й м атер и и , и злуч аю щ его электро м агн и тн ы е во лн ы в ви д е всп ы ш ек б ар стеро в. И м ен н о н а о сн о ве о см ы слен и я д вух ф ун д ам ен тальн ы х и д ей — и д еи аккр ец и и и ко н ц еп ц и и тер м о яд ер н о го си н теза — уд ало сь уч ен ы м со зд ать стро й н ую теор и ю о всп ы ш ках б ар стер ов как н ей тр о н н ы х звезд , ко тор ы е н ам и н аб лю д аю тся. Т ако в сло ж н ы й и тр уд н ы й п уть н ауч н о го п о зн ан и я, ко торы й д ви ж ется о т н аб лю д аем ы х ф ен ом ен ов (т. е. всп ы ш ек) ч ер ез и н терп р етац и ю и х, стро я р азли ч н ы е ф и зи ко -м атем ати ч ески е м о д ели и вы д ви гая и д еи , ко н ц еп ц и и , к п о стр о ен и ю б о лее и ли м ен ее уд о влетвор и тельн о й тео р и и , д аю щ ей н ам н ауч н о е (т. е. п р и ч и н н о е) о б ъ ясн ен и е н аб лю д аем ы х ф ен о м ен ов (т. е. всп ы ш ек б ар стер ов) и п о н и м ан и е и х в и х п р и ч и н н о м ед и н стве: теор и я — ц ело стн о е п р ед ставлен и е о н аб лю д аем ы х явлен и ях н а о сн о ве п р и ч и н н о го и х сущ ество ван и я в п р о стран ствен н о -вр ем ен н о м теч ен и и . П о этом у так важ н о след ую щ ее: 1. Б ар стер как н ей тр о н н ая звезд а в б о льш и н стве случ аев является ч лен о м д во й н о й звезд н о й си стем ы . П о это м у его ф ен о м ен ы как п ро явлен и я его ф ун д ам ен тальн о й сущ н о сти связан ы с аккр ец и ей как зах вато м гр ави тац и о н н ы м и си лам и тяго тен и я вещ ества звезд ы -ком п ан ьо н а. 2. В се сущ ествен н ы е ф и зи ч ески е п р оц ессы п р о явлен и я сво й ств б ар стеров п р о и сх од ят н а п о вер х н о сти н ей тр о н н ы х звезд , т. е. в твер д о й ко р е ато м ар н ой м атер и и : и злуч ен и е электр ом агн и тн ы х во лн связан о с это й твер д о й ко ро й как сло ем атом арн о й м атер и и . 3. Э то н и в ко ем случ ае н е о зн ач ает и н е м ож ет о зн ач ать, ч то скр ы тая за это й твер д ой ко ро й атом арн о й м атер и и м атер и я как яд ер н ая (т. е. ад ро н н ая) м атер и я н е и гр ает н и како й ро ли в п ро явлен и и сло я атом ар н о й м атер и и . Н а сам ом д еле н ей тр о н н ая звезд а есть ед и н о е ц елое яд ер н о й и атом ар н о й м атер и и : ч асто та вр ащ ен и я н ей тр о н н о й звезд ы о п р ед еляется сверх п лотн ы м н ей тр о н н ы м вещ еством , т. е. яд ер н о й п ло тн о стью ад ро н н о й м атер и и . Н и од и н ко см и ч ески й ко м п актн ы й об ъ ект, кр ом е н ей тр о н н о й звезд ы , н е м ож ет вр ащ аться со ско ро стью , б ли зко й к скор о сти света, и , след о вательн о , н е м о ж ет и м еть таки е ко ро тки е (т. е. сли ш ком м алы е) п ер и о д ы и злуч ен и я и м п ульсо в (в ср ед н ем 1 с). К ак м ы уж е о тм ети ли , р екор д см ен ом -п ульсар ом является п ульсар , о б н ар уж ен н ы й в 1 9 82 г. в со звезд и и Л и си ч ки , п ери о д и злуч ен и я и м п ульсо в ко то ро го со ставляет 0,001 55 с, т. е. 1,55 м с, т. е. м и лли ард н ую д о лю секун д ы . Д аж е б елы е кар ли ки р асп ад утся и р ассы п лю тся п р и ч асто те вр ащ ен и я н ей тр о н н ы х звезд , н е го во р я уж е о б о б ы ч н ы х звезд ах — карли ках и ли ги ган тах .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
241
241
П оэто м у сверх п ло тн о е вещ ество н ей тро н н о й звезд ы является экстр ем альн ы м сво й ством м атер и и как твор ен и ем экстр ем альн о го астро ф и зи ч еско го услови я, ко м п о н ен там и ко то ро го являю тся: 1) экстр ем альн ое сж ати е, м асса о б ъ екта котор о го н ахо д и тся в п р ед елах о т 1 ,4 MG Д О 3 M⊙ ,; 2) сверх си льн ы е д авлен и я в п р о ц ессе тако го сж ати я; 3) сверх си льн ы е тем п ер атур ы б о льш е м и лли ар д о в гр ад усов; 4) сверх си льн о е м агн и тн о е п оле, си ла которо го п р ево сх о д и т в 1 0 12 и 10 13 р аз ср ед н ее м агн и тн о е п оле н аш его С олн ц а. П оэто м у м ы д о лж н ы о тказаться, п р и р ассм о тр ен и и звезд н о го м и р а и его эво лю ц и и , от о б ы ч н ы х п р ед ставлен и й лю д ей , вы р аб отан н ы х в н аш ей п о всед н евн о й ж и зн и , о си ле гр ави тац и и и ее сж ати и , о вы со ки х д авлен и ях и вы соки х тем п ер атур ах в ты сяч и гр ад усо в, а такж е о м агн и тн ом п о ле З ем ли и ли С о лн ц а. А ко гд а м асса ко см и ч еско го ко м п актн о го о б ъ екта д о сти гает 3 M⊙ и п р ево схо д и т 10 M⊙ , 20 M⊙ , 30 M⊙ , и т. д ., то п р и ро д а звезд н о го галакти ч еско го м и р а п р еп о д н о си т н о вы е н ео ж и д ан н ы е и н о вы е н еви д ан н ы е сю р п р и зы (ч ер н ы е д ы р ы , квазар ы , акти вн ы е галакти ки и т. д .). П оэтом у р азви ти е н аш его п о зн ан и я В селен н о й п р о и схо д и т н е ли н ей н о , п лавн о в тр ад и ц и он н о м п о н и м ан и и эво лю ц и и б ез скач ко в и п р еры ви сто сти . Н ет, п о зн ан и е д ви ж ется ч ерез б и ф ур кац и и , катастр о ф ы , случ ай н о , н ели н ей н о , ч ер ез х ао с и п ор яд о к, ч ер ез разум и и н ту и ц и ю , ло ги ку и ч увство , см ен яя од н у н ео п р ед елен н о сть д р уго й : в н ем н ет веч н ы х вер ш и н , д о сти гн ув ко то р ы е, м о ж н о о тд о х н уть и со зер ц ать. В ерш и н а всегд а п р евращ ается в р авн и н у, и н а это й р авн и н е о п ять вы р астает н о вая верш и н а, котор ая всегд а п о ко ряется н о во й п леяд о й талан тли вы х м о ло д ы х уч ен ы х : н аука — это п о корен и е вер ш и н , н еско н ч аем ы х в п р и ро д е звезд н о го и галакти ч еск о го м и ра В селен н о й . В селен н ая п о ко ряется то лько ко ллекти вн ом у р азум у и и н туи ц и и , ло ги ке м ы ш лен и я и ч увствам вы со ко од ар ен н ы х м о ло д ы х уч ен ы х , ли ш ен н ы х ч увств зави сти и о б устр о й ства ли ч н о го б лаго п о луч и я: н уж н ы б о льш е и н тр оверты , а н е экстр авер ты . А теп ер ь м ы рассм о тр и м вм есте р ен тген овски е п ульсар ы и р ад и о п ульсар ы о ч ен ь кр атко ; д ад и м п р о сто ср авн и тельн ы й ан али з и х , в ч ем со сто и т и х схо д ство и и х р азли ч и е. • В о -п ер вы х , и х схо д ство со сто и т в то м , ч то и р ен тген о вски е п ульсар ы , и р ад и о п ульсары суть н ей трон н ы е звезд ы и , след овательн о , п о сво ем у стр оен и ю он и со сто ят и з тр ех сло ев. • В о -втор ы х , и х сх о д ство состо и т и в том , ч то н а п о вер х н о сти н ей тро н н ы х звезд п ульсар о в об р азую тся си льн ы е м агн и тн ы е п о ля, си ло вы е ли н и и ко торы х п р о н и зы ваю т всю м ассу вещ ества эти х п ульсар ов (р ен тген о вско го и р ад и о п ульсара). • В -тр етьи х , и х р азли ч и е (сущ ествен н о е) заклю ч ается в то м , ч то н ей тр о н н ая звезд а р ен тген о вски х п ульсаро в является в б о льш и н стве случ аев член о м д во й н о й звезд н о й си стем ы , а н ей тр о н н ы е звезд ы р ад и о п ульсар ов в б о льш и н стве случ аев являю тся о д и н о ч н ы м и , сущ ествую щ и м и вн е д во й н о й звезд н о й си стем ы : эти м р азли ч и ем оп р ед еляю тся в п р и н ц и п и альн о м о тн о ш ен и и все сущ ествен н ы е ф ен о м ен ы , н ам и н аб лю д аем ы е, — р ен тген овски е луч и п ульсар о в и д ли н н о во лн овы е р ад и ово лн ы : в зави си м о сти о т то го , гд е в п р остр ан ствен н о вр ем ен н о м и зм ер ен и и н ах о д ятся н ей тр о н н ы е звезд ы , т. е. в си стем е п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ой и ли вн е ее, н ей тр он н ы е звезд ы м о гут б ы ть р ен тген о вски м и п ульсар ам и и ли р ад и о п ульсар ам и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
242
242
• В -ч етвер ты х , и сто ч н и ком р ен тген овско го и злуч ен и я н ей тр о н н о й звезд ы р ен тген о вски х п ульсаро в является взаи м о д ей стви е аккр ец и р ую щ его вещ ества с си льн ы м м агн и тн ы м п о лем н а п о верх н о сти тверд о й ато м ар н о й ко р ы н ей тро н н о й звезд ы , в результате ко тор о го (т. е. взаи м од ей стви я) п ро и сх од и т н агр ев п о верх н о сти это й атом ар н о й к о р ы : и м ен н о н агр етая (р азо гр етая, р аскален н ая, о гн ен н ая) п о вер х н о сть тверд о й ато м ар н ой ко р ы и злучает электром агн и тн ы е во лн ы в д и ап азо н е рен тген о вски х луч ей . • В -п яты х, и сто ч н и ком рад и о и злуч ен и я н ей тр о н н ой звезд ы рад и о п ульсар ов являю тся те ф и зи ч ески е п р о ц ессы , котор ы е п ро и сх о д ят в м агн и то сф ер е как сф ере си н х ро н н о го электр ом агн и тн о го и злуч ен и я: си н х ро н н о е и злуч ен и е о б лад ает сущ ествен н о й х ар актер и сти ко й — п о ляр и зац и ей , т. е. стр о го уп о р яд оч ен н о й стр уктуро й со гласо ван н ы х электро н ов вы со ки х эн ер ги й и и х стр ого й уп о р яд о ч ен н ой н ап р авлен н о стью . Т ако вы , в об щ ем , в п р и н ц и п и альн о м отн о ш ен и и н ам и н аб лю д аем ы е с п ом о щ ью сам ы х соверш ен н ы х эксп ер и м ен тальн ы х п р и б ор ов (телеско п ы и т. д .) ф ен о м ен ы н ей тр о н н ы х звезд б ар стеров, р ен тген овски х п ульсар ов и р ад и о п ульсар ов. В это м как р аз со сто и т м ан и ф естац и я ед и н о го (н ей тр о н н ая звезд а как тако вая) в р азн о об р ази и и м н о гоо б р ази и : ед и н о е всегд а п р о является в р азн о об р ази и и м н о го о б р ази и . П р о стое и сло ж н о е — ед и н о е. Е д и н ое сам о п о себ е — п р о сто е и сло ж н о е: н ет и н е м о ж ет б ы ть аб со лю тн о п р о сто го и ли аб со лю тн о сло ж н о го . С ло ж н о е в своем сущ ествен н о м о сн о ван и и п ро сто , а п р о сто е в сво ем б ы ти й н о м п роявлен и и всегд а сло ж н о, т. е. м н о гоо б р азн о. М ы сль ч ело века всегд а д ви ж ется от п ро сто го , в ко то ром сод ер ж и тся сло ж н о е; а п о зн ан н о е н ам и сло ж н о е п р ед ставл яет со б о й п р о сто е. Э то п ро сто е н е является аб со лю тн о п ро сты м : о н о сам о п о себ е сло ж н о . А это п о зн ан н о е н ам и сло ж н о е сам о п о себ е п ро сто е, со д ер ж ащ ее ещ е б о лее сло ж н о е. Т ако ва д и алекти ка п о зн ан и я как веч н о е д ви ж ен и е о т п р о сто го к сло ж н ом у и о т сло ж н о го сн ова к сверх слож н о м у. А том как п о зн ан н ая вещ ь п р о ст, н о эта п о зн ан н ая п р о стота со д ер ж и т н еп о зн ан н о е яд ро : п о зн ан н о е н ам и яд ро атом а п р ед ставляет со б о й п росто е, со сто ящ ее и з п р о то н а и ли п р о то н а и н ей тр о н а, ко то р ы е как п о зн ан н ы е п р ед ставляю тся н ам п ро сты м и . Н о п ро сто та п ро то н а (и ли н ей тр о н а) вклю ч ает ц елы е сло ж н ы е м и ры квар ко в; квар к -глю о н н ы х ц ветн ы х взаи м о д ей стви й ; квар к -глю о н н о й п лазм ы ; м и ры ко н ф ай н м ен та и скей ли н го в и т. д ., п о ка ко н ц а сам о го п р о стого н е ви д н о . П о зн ан н ы й н ам и ато м н ам то лько каж ется п ро сты м , а н а сам ом д еле р азве п р о то н п ро ст? К ак п р ед п олагает тео р и я Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я, п ро то н как ч асти ц а д о лж ен р асп асться н а ещ е б о лее п ро сты е и м елки е ч асти ц ы : p = uud. А вед ь п р и си льн о м сж ати и си л тяготен и я ато м р азр уш ается н а яд ро (п ро то н ) и электро н . А п р и ещ е б о лее си льн о м сж ати и си л тяго тен и я п р о то н м о ж ет р ассы п аться н а тр и квар ка, и з котор ы х он со сто и т как п р о сто е. Э лектр о н п ока н ер азр уш и м : о н является ф ун д ам ен тальн о й ч асти ц ей н ар яд у с м ю о н ом и тау-леп то н ом . О д н ако п р и си льн о м сж ати и си л тяго тен и я ато м р азр уш ается, н о р ассы п ан н ы е его ч асти — е - и ρ м о гут сли п аться, о б р азуя н ей тро н : р + + е - --> n0.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
243
243
В сво ю о ч еред ь н ей тр о н как сво б од н ая ч асти ц а р асп ад ается сн ова н а ρ и е, ко то р ы е сн о ва сли п аю тся, о б р азуя н ей тро н — n0. Т ак о б р азуется н ей тр о н н ая звезд а, со сто ящ ая и з ур о вн ей атом ар н о й и н ей тро н н о й м атер и и . В ко н еч н ом сч ете о б р азо ван и е н ей тро н н о й звезд ы зави си т, как м ы уж е о тм еч али , о т м ассы о б ы ч н о й звезд ы : эта м асса Μ о п р ед еляется п ред ело м о т 1,4 M⊙ д о 3 M⊙ , н о н е б о льш е. М ы в н аш ей р аб о те п о казали , как о б р азуется н ей тр о н н ая звезд а как след стви е всп ы ш ки сверх н о во й , о тм еч ен н о й в д р евн и х лето п и сях ки тай ски м и уч ен ы м и в 10 54 г. М асса это й свер х н о во й звезд ы , взор вавш ей ся в 1 05 4 г., со ставляла б о лее 2 6 M⊙ : в р езультате взр ы ва этой свер х н о во й о б р азо вали сь К р аб о ви д н ая тум ан н о сть и н ей тр о н н ая звезд а и з яд р а-о статка взр ы ва сверх н о вой , м асса ко тор о й со ставляла н е б о льш е 3 M⊙ . З н ач и т, п о чти 23 M⊙ взор вавш ей ся в 1 054 г. сверхн о во й , ч асть и з ко то ро й уш ла н а о б р азован и е К р аб ови д н о й тум ан н о сти , а б о льш ая ее ч аст ь п о ки н ула м есто взр ы ва сверх н о во й и д о си х п о р р асп р о стр ан яется в б еско н еч н о м п р о стр ан стве В селен н о й со скоро стью 1 000 км /с, п о сто ян н о зам ед ляясь и см еш и ваясь с р азр еж ен н ы м вещ еством п ро стр ан ства В селен н о й . М ы уж е о тм ети ли , ч то звезд ы взр ы ваю тся, если и х м асса н е м ен ьш е 6 M⊙ и б о лее. О д н ако м асса яд р а-о статка свер хн о во й , и з ко то ро го п р и сж ати и о б р азуется н ей тр о н н ая звезд а, н е д о лж н а п р евы ш ать 3 M⊙ и д о лж н а н ах о д и ться в п р ед елах о т 1 ,4 M⊙ (т. е. п р ед ел м асс б елы х кар ли ко в) и д о 3 M⊙ , н о н е б о лее. Э то т п р ед ел о т 1 ,4 M⊙ д о 3 M⊙ н азы вается п р ед ело м Л ан д ау — О п п ен гей м ер а— В о лкова. О д н ако н ей тр о н н ы е звезд ы м о гут о б р азоваться и о б р азую тся н е то лько в р езультате взр ы ва сверх н о во й , н о и п р и эво лю ц и и о б ы ч н о й звезд ы , если ее м асса м о ж ет стать п р ед елом м ассы Л ан д ау — О п п ен гей м ер а— В о лкова. К аки м об р азо м звезд а-кар ли к, м асса ко то ро й ср авн и м а с M⊙ , м о ж ет п р евр ати ться в н ей тро н н ую звезд у? Д ело в том , ч то о б ы ч н ая звезд а, н ах од ящ аяся в м еж звезд н о й ср ед е, м о ж ет, п о д о б н о «ко см и ч еско м у п ы лесо су», всасы вать и з это й м еж зв езд н о й ср ед ы вещ ество п ы ли и газа и тем сам ы м п о степ ен н о увели ч и вать сво ю м ассу и д овести ее д о п р ед ела м ассы о б р азо ван и я н ей тр о н н о й звезд ы . П оэто м у п р и и сч ер п ан и и в н ед р ах о б ы ч н о й звезд ы яд ер н о го гор ю ч его м атер и ала в си лу вступ ает сж ати е си л тяго тен и я, п о д д ей стви ем ко торо го р азр уш аю тся атом ы вещ ества об ы ч н о й звезд ы н а п р о то н ы и электро н ы : электр о н вд авли вается в яд р о и там сли вается (сталки вается) с п ро то н о м , о б р азуя н ей тр о н — n0 , ко то р ы й , как сво б о д н ая ч асти ц а, р асп ад ается сн ова н а п р о то н и электро н :
Т аки м о б р азо м , м ех ан и зм н ей тр о н и зац и и о д и н и то т ж е, об р азуется ли н ей тр о н н ая звезд а и з яд ра-о статка как след стви я взр ы ва сверх н о во й и ли ж е и з о б ы ч н о й звезд ы как «ко см и ч еско го п ы лесо са», всасы ваю щ его и з м еж звезд н о й ср ед ы вещ ества п ы ли и газа и тем сам ы м ув ели ч и ваю щ его свою м ассу д о п р ед ела м ассы о б р азован и я н ей тр о н н о й звезд ы . П о н яти е сж ати я си л тяго тен и я как ф ун д ам ен тальн о е и экстрем альн о е п о н яти е связан о и оп р ед еляется п р ед елом м ассы о б р азо ван и я н ей тр о н н о й звезд ы со сверх п ло тн ы м вещ еством : р езультатом экстр ем альн о го гр ави тац и о н н о го сж ати я, о б усло влен н ого м ассо й звезд ы , является во зн и кн овен и е и п о явлен и е экстр ем альн ого сверх п ло тн о го вещ ества в н ей тр о н н о й звезд е в р езультате н ей тро н и зац и и : н ей тр о н и зац и я — это экстр ем альн о е грави тац и о н н о е сж ати е, в п ро ц ессе ко торо го п р о и сх од и т раз-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
244
244
р уш ен и е атом ар н о й м атер и и и яд ер н о й м атер и и и о б р азо ван и е экстр ем альн о го сверх п ло тн о го вещ ества — н ей тро н н о го вещ ества в ж и д ко й сф ер е, п ло тн о сть ко то ро го ср авн и м а с п ло тн остью яд ер н о й м атер и и — 1015 г/см 3. Т ако во о б щ ее п р ед ставлен и е о сж ати и как экстр ем альн о м п роявлен и и си л тяго тен и я, оп р ед еляем ы х и о б усло влен н ы х п р ед ело м Л ан д ау — О п п ен гей м ер а— В о лко ва. О д н ако в сво ем ко н кр етн о м ф и зи ч еско м п роявлен и и экстрем альн о е сж ати е си л тяго тен и я, как н ам и б ы ло отм еч ен о н ео д н о кр атн о в н аш ей р аб оте, вклю ч ает ещ е тр и м ом ен та: 1) экстр ем альн ы е д авлен и я (свер хвы со ки е); 2) экстр ем альн ы е тем п ер атуры (сверх вы соки е); 3) экстр ем альн ы е м агн и тн ы е п о ля (свер х си ло вы е). С верх вы со ки е д авлен и я, о б усло влен н ы е сверх вы со ки м сж ати ем си л тяго тен и я, являю тся экстр ем альн о й си ло й р азр уш ен и я атом о в и яд ер и о д н о вр ем ен н о со зи д ан и я н о во го сверх п ло тн о го вещ ества — н ей тро н н о го вещ ества, со вер ш ен н о сп ец и ф и ч еско го , н ахо д ящ его ся в со сто ян и и ж и д ко й сф ер ы . С верх вы со ки е тем п ер атуры , со зд аваем ы е экстр ем альн ы м сж ати ем си л тяго тен и я, являю тся эн ер гети ч ески м и п ар ам етр ам и разр уш ен и я («р асп лавлен и я») ато м о в и яд ер и со зи д ан и я н о во го сп ец и ф и ч еско го вещ ества в ж и д ко м со сто ян и и — сверх п ло тн о го н ей тро н н о го вещ ества в н ей тр о н н о й звезд е. Н есом н ен н о , к экстр ем альн ы м усло ви ям , со зи д аю щ и м экстр ем альн ое сверх п ло тн о е вещ ество н ей тро н н о й звезд ы , о тн о си тся си льн о е м агн и тн о е п о ле: ро ль сверх си льн ы х м агн и тн ы х п о лей у н ей тр о н н о й звезд ы р ен тген о вски х п ульсар ов и р ад и о п ульсаро в ф ун д ам ен тальн а, как об это м м ы вы ш е п и сали . С и льн о е м агн и тн о е п о ле н ео тд ели м о от п о вер х н о сти атом ар н о й тверд о й кор ы н ей тр о н н о й звезд ы р ен тген о вски х п ульсар ов, и б о взаи м о д ей стви е аккр ец и р ую щ его п о то ка вещ ества с си льн ы м м агн и тн ы м п о лем является п о д ли н н ы м и сто ч н и ком р ен тген о вско го и злуч ен и я н ей тр о н н о й звезд ы р ен тген овски х п ульсаро в: ро ль м агн и тн о го п о ля, си ла ко то ро го п рево сх од и т в 1 0 12 и 1 0 13 р аз ср ед н ее м агн и тн о е п о ле С олн ц а, ф ун д ам ен тальн а, как и р о ль си льн ы х д авлен и й и вы со ки х тем п ер атур . Е щ е б о лее м о щ н о е зн ач ен и е и м еет м агн и то сф ер а н а п о верх н о сти атом ар н ой твер д о й кор ы н ей тро н н о й звезд ы р ад и оп ульсар о в: о н а служ и т и об есп еч и вает, как м ы п и сали , м ех ан и зм си н х ро тро н н ого электро м агн и тн о го и злуч ен и я вы со ко й ч асто ты , т. е. ро ж д ен и е ф о то н о в вы со ки х эн ер ги й , котор ы е п ри п р охо ж д ен и и в си льн о м м агн и тн о м п о ле п о ро ж д аю т п ар ы электр о н о в и п о зи тр о н о в вы со ки х эн ер ги й , ан н и ги ляц и я и х в си льн ы х м агн и тн ы х п о лях п о ро ж д ает сн о ва ф ото н ы вы со ки х эн ер ги й и т. д . Р езультато м тако го каскад а взаи м о д ей стви я и взаи м о п р евр ащ ен и я является д ли н н ово лн ово е р ад и о и злуч ен и е, ко то ро е м ы н аб лю д аем с п о м о щ ью сам ы х со вер ш ен н ы х со в р ем ен н ы х телеско п ов. И так, м ы рассм о тр ели п р о б лем ы б ар стер ов, р ен тген о вски х п ульсар о в и р ад и о п ульсаро в, что б ы п од ч ер кн уть ту и д ею экстр ем альн ы х со сто ян и й вещ ества, ко то р ую р азр аб аты вал в сво и х р аб отах Д . А . К и р ж н и ц : Э С В , о б условлен н о е экстр ем альн ы м и ф и зи ч ески м и усло ви ям и — свер хвы соки м д авлен и ем , сверх вы со ко й тем п ер атур о й и свер хвы со ки м м агн и тн ы м п о лем , — и м еет ф ун д ам ен тальн о е ф и ло со ф ско е зн ач ен и е д ля п р ави льн о го о см ы слен и я и п о н и м ан и я н ей тр о н н ы х звезд , и х сущ н о сти и х ар актер н ы х о со б ен н о стей и х п р о явлен и я (б ар стеров, р ен тген овски х п ульсар о в и рад и о п ульсар ов и д р .).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
245
245
Г л ав а 6. Ч ер н ы е ды р ы § 1. О бщ ая теор и я отн оси тел ьн ости (О Т О ) П р еж д е ч ем р ассм о тр и м теор и ю тяго тен и я Э й н ш тей н а (О Т О ), н ео б х од и м о о стан ови ться н а теор и и тяго тен и я Н ью то н а: сам ы м ф ун д ам ен тальн ы м закон о м теор и и тяго тен и я Н ью то н а является закон о б р атн ы х квад р ато в:
гд е ρ — гр ави тац и о н н ая ко н стан та Н ью то н а, т 1 и т 2 — м ассы тел, r2 — квад р ат р ассто ян и я: гр ави тац и о н н ая си ла как си ла п р и тяж ен и я п р ям о п р о п о р ц и о н альн а п р о и звед ен и ю м асс д вух тел и о б р атн о п р о п о р ц и о н альн а квад р ату р ассто ян и я м еж д у взаи м о д ей ствую щ и м и телам и . Н ью то н овски й зако н всем и р н о го тяго тен и я является зако н ом эм п и р и ч ески х о б об щ ен и й : Н ью то н н е стави л п ер ед соб о й зад ач у вы ясн ен и я п р и ро д ы и сущ н о сти грави тац и и . О н и сх о д и л и з эм п и р и ч еско й р еальн о сти гр ави тац и о н н о й си лы . А во п р ос, како ва п р и ро д а гр ави тац и и , п о ч ем у си ла гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я п о д ч и н яется зако н у о б р атн ы х квад р ато в, в ч ем сущ н о сть си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я — все п о д о б н ы е во п ро сы Н ью то н сч и тал ги п о тети ч ески м и , а о н сч и тал, ч то "Hypothese non fing" («Г и п о тез н е стр ою »): п р о б лем а сущ н о сти си лы гр ави тац и и о тн о си тся к о б ласти п о стр о ен и я ги п о тез, п о это м у о н сч и тал и зли ш н ей сам у п о стан о вку п ро б лем ы п р и р о д ы гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я м еж д у телам и . О сн о вн о й ф и ло со ф ски й см ы сл н ью то н о вско го закон а всем и р н о го тяго тен и я заклю ч ается в п ер ед ач е гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я с б еско н еч н о й скоро стью , т. е. м гн овен н о . З н ач и т, си ла гр ави тац и и п р и взаи м о д ей стви и м еж д у телам и , н езави си м о от то го , н а каки х ко см и чески х р асстоян и ях о н и н ах од ятся, всегд а п ер ед ается м гн о вен н о с б еско н еч н о й скор о стью : это озн ач ает, ч то си ла гр ави тац и и аб со лю тн о н е зави си т о т то го, како во п р о стр ан ство гр ави тац и он н о го взаи м о д ей стви я. У Н ью то н а п р о стр ан ство и вр ем я н о сят аб со лю тн ы й х ар актер : о н и аб со лю тн о н еи зм ен н ы н езави си м о о т то го , каки е м атер и альн ы е со б ы ти я п ро и сход ят в эти х аб со лю тн ы х, н еи зм ен н ы х п р о стр ан стве и вр ем ен и . Э й н ш тей н сч и тал, ч то н ью то н о вско е п ро стр ан ство — «п усто й ящ и к», куд а м о ж н о вло ж и ть м атер и ю и вы тащ и ть эту м атер и ю и з это го «ящ и ка», а «ящ и к» о стается б ез м атер и и п усты м сн о ва. Ч то касается тео р и и тяго тен и я Э й н ш тей н а, то п р и н ц и п и альн о е р азли ч и е м еж д у О Т О и н ью то н овско й теор и ей тяго тен и я (Н Т Т ) заклю ч ается в том , ч то в теор и и тяго тен и я Э й н ш тей н а н ет и н е м о ж ет б ы ть «п усто го ящ и ка» п р о стр ан с тва: о н всегд а н ап о лн ен м атер и ей . П о сущ еству, у Э й н ш тей н а н ет п устого п ро стр ан ства вр ем ен и : эй н ш тей н о вско е п р о стр ан ство -вр ем я всегд а и везд е н ап о лн ен о м атер и ей , и м атер и я р еальн а в п ро стран ствен н о -вр ем ен н о й стр уктур е. П оэто м у у Э й н ш тей н а н ельзя м атери ю вы тащ и ть и з п р о стр ан ства, о стави в его как «п усто й ящ и к»: у Э й н ш тей н а м атер и ю м о ж н о вы тащ и ть и з «ящ и ка» только вм есте с эти м ящ и ком — п р о стр ан ством .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
246
246
В ф и ло со ф ско м р акур се п о сле со зд ан и я сп ец и альн ой теор и и отн о си тельн о сти Э й н ш тей н а б есп о ко и ла и м ен н о эта ф ун д ам ен тальн ая п р о б лем а м атери и , п р о стр ан ства и вр ем ен и : С Т О яви лась как ко р ен н о й п ер есм о тр н ью то н овски х п р ед ставлен и й о п р о стр ан стве, вр ем ен и , д ви ж ен и и и м атер и и . 1. В о сн о ве С Т О леж ат д ва п р и н ц и п а — п р и н ц и п о тн о си тельн о сти и п о сто ян ство ско ро сти света. 2. К о р ен н о й п ер есм о тр н ью то н овски х п ред ставлен и й о п р о стр ан стве и вр ем ен и , м атер и и и д ви ж ен и и закл ю ч ается в том , ч то о тн ы н е о тд ельн о е сущ ество ван и е п р о стр ан ства и вр ем ен и является ф и кц и ей : п р о стр ан ство и вр ем я п р ед ставляю т со б о й ед и н о е н ер азр ы вн ое ц ело е п р остр ан ство -вр ем я. Н ет п р остр ан ства б ез вр ем ен и и н ет вр ем ен и б ез п р о стр ан ства: В зави си м о сти о т б ы стры х , р еляти ви стски х скоростей п р о стр ан ствен н ы е и вр ем ен н о й и н тер валы и зм ен яю тся, н о ds2 как и н вар и ан т ед и н ого п р о стр ан ствавр ем ен и о стается со хр ан яю щ и м ся и н еи зм ен н ы м . Т аки м о б р азо м , уж е С Т О р ад и кальн ей ш и м об р азо м о тли ч ается о т н ью то н о вско го п о н и м ан и я п р о стр ан ства и вр ем ен и как аб со лю тн о сам о сто ятельн ы х и н езави си м ы х суб стан ц и й . П р и п о стр о ен и и О Т О Э й н ш тей н , б езусло вн о, и схо д и л п р еж д е всего и з С Т О : во п ер вы х , н ью то н о вская м гн о вен н ая п ер ед ач а д ей стви я гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я м еж д у м атер и альн ы м и телам и н ах о д и лась в явн о м п р о ти вор еч и и с сущ ество ван и ем ко н еч н о й п р ед ельн о й скор о сти света. А во -вто р ы х , Э й н ш тей н о б н ар уж и л вто ро е глуб о кое п ро ти вор ечи е, ко тор о е со сто яло в том , что, с о д н о й стор о н ы , гр ави тац и я как си ла п р и тяж ен и я — всеп ро н и каю щ ая в сущ ее си ла, а с д р уго й сторон ы , вы д елен н о сть п о н яти я и н ер ц и альн ы х си стем о тсч ета: гр ави тац и я как ун и вер сальн ая всеп р он и каю щ ая си ла п р о ти вор еч и т п о н яти ю и н ер ц и альн ы х н аб лю д ателей . И з п ерво го п р оти вор еч и я м еж д у п о стоян ством ско ро сти света и м гн о вен н ой п ер ед ач ей грави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я Э й н ш тей н сд елал ф ун д ам ен тальн ы й вы вод о н есп р авед ли во сти н ью тон о вско го зако н а о б р атн ы х квад р ато в: гр ави тац и о н н о е взаи м о д ей стви е, как и все д р уги е, о сущ ествляется с ко н еч н о й , п р ед ельн о й ско ро стью света. Т ак б ы л н и звер гн ут со сво его п ьед естала о д и н и з ф ун д ам ен тальн ы х п р и н ц и п о в в Н Т Т — п р и н ц и п б еско н еч н о й скор о сти п ер ед ач и гр ави тац и о н н о й си лы . И з втор о го п р о ти вор ечи я, т. е. п р оти вор еч и я м еж д у у н и вер сальн о стью всеп ро н и каю щ ей си лы гр ави тац и и и вы д елен н о стью п о н яти я и н ер ц и альн ы х н аб лю д ателей , Э й н ш тей н сд елал вы во д о н еп р и м ен и м о сти и н ер ц и альн ы х си стем к гр ави тац и и как всеп р о н и каю щ ей си ле. Э то очен ь сер ьезн ы й во п ро с о ф о рм ули ро ван и и и н вар и ан тн ы м о б р азо м ф ун д ам ен тальн ы х зако н о в п р и ро д ы : закон ы п р и ро д ы д о лж н ы б ы ть ф о рм ули ро ван ы си м м етр и чн о . З ако н ы тяго тен и я д о лж н ы б ы ть си м м етри ч н ы м и в лю б ы х п р о и зво льн ы х си стем ах о тсч ета. У н и вер сальн ость гр ави тац и и как всеп р о н и каю щ ей си лы — это клю ч евая п р о б лем а в тео р и и тяго тен и я Э й н ш тей н а, п о это м у н а н ей след ует о стан о ви ться б о лее п о д ро б н о . О б щ ая тео р и я отн о си тельн о сти как тво р ен и е о д н о го ген и я Э й н ш тей н а — ед и н ствен н ая стро гая в ф и зи ч еско м п лан е и и зящ н ая в м атем ати ч еско м теори я, ко то р ая о п и сы вает н аш у В селен н ую в ц ело м , ее рож д ен и е, стро ен и е и стр уктур у в ф ун д ам ен -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
247
247
тальн о м р асш и р ен и и , р азви ти и и сам о ор ган и зац и и м атер и и . Г р ави тац и я — та «тем н ая м атер и я», ко торая является «стр о и тельн ы м » м атер и ало м о б р азован и я кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур во В селен н о й (звезд ы , галакти ки , и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я), си ло й , и х связы ваю щ ей и о п р ед еляю щ ей и х эво лю ц и ю . О Т О является класси ч еско й теор и ей , н о н е кван то во й . О Т О есть ед и н ствен н ая теори я, д аю щ ая н ам о п и сан и е н аш ей В селен н о й в ц ело м и п о н и м ан и е н ам и о сущ н о сти и х ар актер е ее эво лю ц и и : О Т О и кван то вая теор и я — д ве теор и и Х Х в., д аю щ и е н ам все зн ан и е о В селен н о й . У н и вер сальн ость гр ави тац и и как всеп р о н и каю щ ей си лы и м еет о сн о во п о лагаю щ ее зн ач ен и е в п о стро ен и и А . Э й н ш тей н о м сво ей теор и и тяготен и я: ун и вер сальн ость гр ави тац и о н н о й си лы и всео б щ н ость п р о стр ан ства-вр ем ен и — взаи м о со п р яж ен н ы е и взаи м о со вм ести м ы е ф ен о м ен ы в Т Т Э . В о -п ер вы х , н ам в н асто ящ ее вр ем я и звестн ы ч еты р е ти п а взаи м од ей стви й — гр ави тац и о н н ы е, электром агн и тн ы е, си льн ы е яд ер н ы е (квар к -глю о н н ы е и ад р о н н ы е) и слаб ы е яд ер н ы е: р ад и усы д ей стви я п ер вы х д вух ти п о в взаи м о д ей стви й б езгр ан и ч н ы , в то вр ем я как р ад и ус д ей стви я си льн ы х квар к -глю он н ы х взаи м о д ей стви й — 10-16см , а си льн ы х ад ро н н ы х взаи м о д ей стви й — 10-13 см . Ч то касается слаб ы х яд ер н ы х взаи м о д ей стви й , то и х р ад и ус д ей стви я ещ е м ен ьш е — 1017 см . З н ач и т, и з ч еты р ех ти п о в взаи м о д ей стви й то лько гр ави тац и о н н ы е и электро м агн и тн ы е взаи м о д ей стви я и м ею т б еско н еч н ы е р ад и усы д ей стви я, а си льн ы е и слаб ы е взаи м о д ей стви я разы гр ы ваю тся в п р ед елах 10 -13 см и 1 0 -17 см . В о -втор ы х , во вр ем ен а ф о рм ули ро ван и я О Т О (19 11 -19 17 ) Э й н ш тей н а б ы ли и звестн ы то лько д ва п ер вы е и з п ер еч и слен н ы х вы ш е ч еты р ех ти п о в взаи м о д ей стви й , а д ва п о след н и х ти п а взаи м о д ей стви й б ы ли о ткр ы ты то лько в 30 -е гг. Х Х в., и б ы ли п о стро ен ы о п и сы ваю щ и е и х теор и и . П оэто м у вп о лн е естествен н о , ч то А . Э й н ш тей н со ср ед о то ч и л сво е вн и м ан и е в о сн о вн о м н а и сслед о ван и и и о см ы слен и и д вух ф ун д ам ен тальн ы х взаи м о д ей стви й — гр ави тац и и и электро м агн ети зм е: эти м м о ж н о о б ъ ясн и ть то о б сто ятельство , ч то Э й н ш тей н в п о след н и е тр и д есяти лети я п о святи л себ я п ро б лем е созд ан и я ед и н о й теор и и п о ля как о б ъ ед и н ен и я гр ави тац и и и электро м агн ети зм а. М ы н е касаем ся во п ро са о то м , п о ч ем у эта п о п ы тка А . Э й н ш тей н а со зд ан и я ед и н о й теор и и п о ля гр ави тац и и и электр о м агн ети зм а н е увен ч алась и н е м о гла увен ч аться усп ех ом : в ф и ло со ф ско м асп екте важ н а и сущ ествен н а сам а п о п ы тка стр ем лен и я к ед и н ству м и ро п о н и м ан и я. О сн о вн ая и д ея А . Э й н ш тей н а о ед и н о м м и ро п о н и м ан и и о стается ф ун д ам ен тальн о й ф и ло со ф ско -м ето д о логи ч еско й ц ел ью и зад ач ей со вр ем ен н о й ко см о ло ги и и астр о ф и зи ки элем ен тарн ы х ч асти ц . М ало то го , Э й н ш тей н о вская ф и ло со ф ско -м и ро во ззр ен ческая п ро гр ам м а о ед и н ом м и р о п о н и м ан и и р еали зуется: во -п ер вы х , в п о стр о ен и и стан д ар тн о й м од ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц как о б ъ ед и н ен и я в ед и н о й теори и тр ех ти п ов взаи м о д ей стви и — электрослаб ы х и К Х Д , а во -вто р ы х , в стр ем лен и и уч ен ы х -гр ави тац и о н и сто в и элем ен тарщ и ков к о б ъ ед и н ен и ю всех ч еты р ех ти п о в взаи м о д ей стви й — гр ави тац и о н н ы х , электро м агн и тн ы х , си льн ы х и слаб ы х — в ед и н о й теор и и всего сущ его (в ч астн о сти , в тео р и и суп ер стр ун ). В -тр етьи х , эй н ш тей н о вская п р о гр ам м а о ед и н о м ф и лосо ф ском м и ро п о н и м ан и и р еали зуется в п о п ы тках уч ен ы х -сп ец и али сто в в п остро ен и и таки х м о д елей , как суп ер си м м етри я, суп ер гр ави тац и я, а такж е суп ер струн н о й ед и н о й тео р и и всего сущ его : все эти м о д ели н ахо д ятся н а п ути к ед и н о й тео р и и всего сущ его как ед и н о м у ф и ло со ф ско м у м и р о п о н и м ан и ю . (В се эти м о д ели н ам и в н аш ей р аб о те р ассм о трен ы в п ер вом р азд еле.)
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
248
248
Д ви ж ен и е совр ем ен н о й ф и зи ч еско й м ы сли п р о и сх о д и т п о п ути , н ач ер тан н ом у Э й н ш тей н о м в сво ей ф и ло со ф ско й п ро грам м е о ед и н ом м и ро п о н и м ан и и . Э то с о д н о й стор о н ы . А д р угая заклю ч ается в то м , ч то в эй н ш тей н о вско й ф и ло со ф ско й п р о гр ам м е о ед и н о м м и ро п о н и м ан и и со д ер ж и тся вели кая и д ея о н ео б хо д и м о сти сб ли ж ен и я д вух н аук — ко см о ло ги и и ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц : н аи б о лее вп еч атляю щ и м со б ы ти ем в ед и н о м м и ро п о н и м ан и и является «ед и н ен и е» ко см о ло ги и как н ауки о всеп ро н и каю щ ей си ле гр ави тац и и и астро ф и зи ки ф ун д ам ен тальн ы х и элем ен тар н ы х ч асти ц . Д аж е тако й вели ки й и зн ам ен и ты й С ти вен Х о ки н г во всех сво и х р аб о тах п о сто ян н о акц ен ти р ует н а о д н о й сторо н е зн ач и м о сти О Т О Э й н ш тей н а, ч то о н а является класси ч еско й тео р и ей , а н е кван то во й . А р азве п о п ы тка со зд ан и я теор и и кван тово й гр ави тац и и (т. е. м и крогр ави тац и и ) н е связан а с ф и ло со ф ско й п ро гр ам м о й Э й н ш тей н а о ед и н о м м и ро п о н и м ан и и и н е вы текает и з сущ ества ее? Б езусло вн о, вели ки й ген и й А . Э й н ш тей н аб со лю тн о н е н уж д ается в н аш ей п о д д ер ж ке ф и зи ч еско го его тво рч ества: д ля н ас н есо м н ен н о е зн ач ен и е и м еет ф и ло со ф ская стор о н а его м и ро п о н и м ан и я, ко тор ая всегд а скр ы та в сф ер е б ессо зн ательн о го и является то лько в и н туи ти вн ы й м о м ен т озар ен и я н ауч н о го твор ч ества. П о кр ай н ей м ер е, н ам п р ед ставляется, Э й н ш тей н у п р и н ад леж и т в м ом ен т ф о рм и ро ван и я сво ей О Т О и зящ н о е и кр аси вое р азр еш ен и е тр ех вели ки х п р о ти вор еч и й , п р и это м м ето д о м р азр еш ен и я и х яви лась и д ея си м м етр и и : 1. П ерво е п ро ти во р еч и е есть п р о ти вореч и е м еж д у м ех ан и ко й Н ью то н а и электро д и н ам и ко й М аксвелла: вн утр ен н яя си м м етр и я, п р и сущ ая зако н ам м ех ан и ки Н ью то н а, н есо вм ести м а с ф ун д ам ен тальн ы м и зако н ам и электро м агн и тн о й теор и и М аксвелла. Э то п ро ти вор еч и е б ы ло р азр еш ен о со зд ан и ем А . Э й н ш тей н о м сво ей С Т О : зако н ы д ви ж ен и я Н ью то н а си м м етр и ч н ы (т. е. и н вар и ан тн ы ) о тн о си тельн о гр уп п ы п р ео б р азо ван и й Г али лея, а зако н ы р еляти ви стско й м ех ан и ки си м м етр и ч н ы о тн о си тельн о гр уп п ы п р еоб р азо ван и й Л о р ен ц а. Н о это во зм о ж н о б ы ло б лаго д ар я ко р ен н о м у п ер есм о тр у н ью то н овски х п р ед ставлен и й о п р о стр ан стве и вр ем ен и и ф о р м и ро ван и и н о во го м и р о п о н и м ан и я о ед и н ом н ер азр ы вн ом ед и н стве п ро стр ан ства-врем ен и : о тн ы н е р азд ельн ое сущ ество ван и е п ро стр ан ства и врем ен и есть ф и кц и я (как сказал В о льф ган П аули ). 2. В то ро е п ро ти во р еч и е есть п ро ти во р ечи е м еж д у п о сто ян ство м (ко н еч н о стью ) ско ро сти света С Т О и н ью то н о вско й б еско н еч н о й ско ро стью р асп р о стр ан ен и я гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я м еж д у м атер и альн ы м и телам и : н и звер гн ут б ы л Э й н ш тей н о м со сво его п ьед естала вели ки й зако н В сем и р н о го тяготен и я — закон о б р атн ы х квад р ато в. С уть д ела н е то лько в том , ч то д ей стви е гр ави тац и и и м еет п р ед ельн ую ско ро сть, н о и в том , ч то гр ави тац и о н н ая си ла ло кали зуется в каж д о й то ч ке п ро стран ства и в каж д ы й м ом ен т вр ем ен и : п р о и сх о д и т ло кали зац и я гр ави тац и и в и скр и влен н о м п р остр ан стве-врем ен и . 3. П ро ти вор еч и е м еж д у ун и вер сальн о стью гр ави тац и и как всеп ро н и каю щ ей си лы и п о н яти ем и н ер ц и альн ы х н аб лю д ателей как вы д елен н о й си стем о й о тсч ета: гр ави тац и я — всеох ваты ваю щ ая и всеп ро н и каю щ ая си ла. Е сли си льн ы е и слаб ы е яд ер н ы е си лы н о сят ло кальн ы й х ар актер, то гр ави тац и я — си ла всеох ваты ваю щ ая и всеп р о н и каю щ ая: о н а о хваты вает всю В селен н ую в ц ело м , и о н а п р о н и кает во все б ез и склю ч ен и я сф ер ы В селен н о й — м и кр ом и р а, м акро м и р а и м егам и р а, т. е. м и кро зер н и сты х стр у ктур, м елко зер н и сты х и , б езусло вн о , кр уп н о зер н и сты х стр уктур
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
249
249
во В селен н ой . В ли ян и е гр ави тац и о н н о го эф ф екта п р ен еб р еж и м о м ало в м и р е элем ен тар н ы х ч асти ц — 10-40 п о ср авн ен и ю с си ло й яд ер н о го взаи м о д ей стви я, р авн о й 1, а в сф ер е круп н о зер н и сты х стр уктур (звезд ы , галакти ки , ско п лен и я галакти к и свер х ско п лен и я) гр ави тац и я и гр ает го сп о д ствую щ ую и д о м и н и р ую щ ую р о ль: во всех стр уктур ах (м и кр о зер н и сты х , м елкозер н и сты х и кр уп н о зер н и сты х ) о п р ед еляю щ и м является ед и н ство и взаи м о п р о н и ц аем о сть б ар и о н н о й и «тем н о й м атер и и » как гр ави тац и и . Т ако в п уть, ко то р ы й р асч и сти л А . Э й н ш тей н д ля п о стр о ен и я сво ей О Т О .
§2. М одел и ч ер н ы х ды р
а. Ш в ар ц ш и л ьдов ск ая м одел ь к ак сф ер и ч еск и си м м етр и ч н ая и стати ч еск ая ч ер н ая ды р а Ш вар ц ш и льд о вская ч ер н ая д ы р а х ар актер и зуется только о д н и м сво й ство м — м ассо й , сущ ествует вн е д ви ж ен и я и вн е вр ащ ен и я и н е о б лад ает заряд ом (электр и ч ески м ). Ш вар ц ш и льд о вская ч ер н ая д ы р а — р езультат гр ави тац и о н н о го ко ллап са ум ер ш ей звезд ы . Е е ф ун д ам ен тальн ы м и сво й ствам и являю тся гор и зо н т со б ы ти й и си н гуляр н о сть, п р и ч ем си н гуляр н о сть является то ч еч н о й . Г ор и зо н т соб ы ти й — это п р ед ел, гран и ц а ш вар ц ш и льд о вско й ч ер н о й д ы р ы . Я д р ом ш варц ш и льд о вской ч ер н о й д ы р ы является то ч еч н ая си н гуляр н о сть как б еско н еч н о сть п ло тн о сти м атер и и и и скри влен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и . Г ор и зо н т со б ы ти й о зн ач ает, ч то все, ч то п о п ад ает п о д гор и зон т со б ы ти й , «п р о вали вается» в о б ласть си н гуляр н о сти : н ет н и каки х ф и зи ч ески х си л, ко тор ы е м о гли б ы уд ер ж ать вещ ество о т п ад ен и я в си н гуляр н о сть и ли п р ед о твр ати ть это п ад ен и е. З н ач и т, все, ч то втян уто в п о д гор и зо н т со б ы ти й , н ео твр ати м о п ревращ ается в си н гуляр н о сть б еско н еч н ой п ло тн о сти м ассы -эн ер ги и и и скр и влен и я п ро стр ан ствавр ем ен и , все сам о п р евр ащ ается в точ еч н ую си н гуляр н о сть. Ш вар ц ш и льд о вская ч ер н ая д ы р а есть сф ер и ч ески -си м м етр и ч н ая и д еали зац и я р еальн о го п р и ро д н о го об ъ екта: ее сво й ства во всех н ап р авлен и ях о стаю тся о д и н аковы м и , н еи зм ен н ы м и . О н а н е вр ащ ается и н е об лад ает зар яд о м . Е д и н ствен н ы й х ар актер и зую щ и й ее п ар ам етр — м асса — о тн о си тся к и сто ч н и ку гр ави тац и о н н ого ко ллап са. Э то сам ая п ро стая м о д ель чер н о й д ы р ы . Р асстоян и е о т гор и зо н та д о си н гуляр н о сти н азы вается ш вар ц ш и льд овски м р ад и усо м . В сф ере это го р ад и уса — ш вар ц ш и льд овско й си н гуляр н о й сф ер е — со д ер ж и тся вся и н ф ор м ац и я о стро ен и и и со ставе звезд ы , х ар актер е х и м и ч ески х и ф и зи ч ески х п р о ц ессо в. В р езульт ате гр ави тац и о н н о го ко ллап са вся эта и н ф о рм ац и я тер яется. П ро и схо д и т сглаж и ван и е всех н ео д н оро д н о стей . Э то п р ави ло П р ай са: п усть там б уд ут 1 то н н а кам н ей , 1 тон н а сах ар а, 1 тон н а сп и р та и д аж е сло н о д н о то н н ы й — все это за гор и зо н то м п ер ем алы вается, р аствор яется и ли кви д и р уется. О стается о д н о — м асса: 4 то н н ы и б о льш е н и ч его — н и зап ах а, н и ц вета, н и ч его ж и вого и д аж е н и каки х сло н о вы х ко стей . В се ли ки м атер и и п р евр ащ аю тся за го р и зо н том со б ы ти й в о д н у гр ави тац и о н н ую м ассу и , след о вательн о , эн ер ги ю : вся б ар и о н н ая м атер и я в ко ллап си р ую щ ей ч ер н о й д ы р е п р евр ащ ается в «тем н ую м атер и ю ». Ч ер н ы е д ы ры в н астоящ ее вр ем я стали ц ен тр альн о й о сью , во кр уг ко то ро й н ан и зы ваю тся, как б уси н ки , все ф ун д ам ен тальн ы е п ро б лем ы со вр ем ен н о й ко см о ло ги и , от
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
250
250
р еш ен и я ко то р ы х зави си т и сти н н о сть н аш и х п р ед ставлен и й о В селен н о й . В со вр ем ен н о й ко см о ло ги и и ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц ч ер н ы е д ы р ы стали ц ен тр ом п р и тяж ен и я ф и ло со ф ско го и н тер еса и о см ы слен и я ф ун д ам ен тальн ы х п р о б лем н аш его м и ро п о н и м ан и я. О д н ако н есм отр я н а стати чн о сть и си м м етр и ч н о сть, чер н ая д ы р а Ш вар ц ш и льд а как о б ъ ект, п о д вер гн уты й гр ави тац и о н н о м у ко ллап су, со д ер ж и т го р и зо н т со б ы ти й как п р ед ел (гр ан и ц у) ч ер н о й д ы р ы : все, ч то н ахо д и тся вн утр и го р и зо н та, за ко н ечн о е вр ем я п р евр ащ ается в си н гуляр н ую точ ку п р о стр ан ства-вр ем ен и . С л ед о вательн о , ф и ло со ф ски й см ы сл ко ллап са ч ер н ой д ы р ы заклю ч ается в катастро ф и ч еско м р азр уш ен и и — д и вер си ф и кац и и всего стр уктур и рован н о го и ор ган и зо ван н ого р азли ч и я (р азли ч и я м асс и си л, эн ер ги и , д ли н ы и о б ъ ем а, вр ем ен н о го теч ен и я и д ли тельн о сти — тем п ор альн о сти и т. д .). Н о коллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е есть н е то лько п р о ц есс д и вер си ф и кац и и , н о и и н н о вац и о н н ы й п р о ц есс — п р о ц есс со твор ен и я н о во го со сто ян и я м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и в си н гуляр н о й то ч ке. К о ллап с как д и вер си ф и кац и я есть вн езап н о е катастро ф и ч еско е п р евр ащ ен и е о гр ом н ей ш ей м ассы ум ерш ей звезд ы в ч ер н ую д ы ру. Р еко ллап с — это и н н о вац и о н н ы й катастр о ф и ч ески й взр ы в, в р езультате ко то ро го «ч ер н ая д ы р а», как Д А О , п о ро ж д ает сам оо р ган и зац и ю В селен н о й . Б о льш о й взр ы в как явлен и е сам оо р ган и зац и и В селен н о й есть р еко ллап с — катастро ф и ч ески й вн езап н ы й взр ы в си н гуляр н о й то ч ки . Ч ер н о й д ы ро й как то чко й б еско н еч н о й си н гуляр н о сти м о ж ет стать н е то лько звезд а, н о и галакти ка, и ско п лен и я галакти к. З везд а р ад и усо м в м и лли о н ы км в р езультате ко ллап са м гн о вен н о п р евр ащ ается и п р ессуется в ко м п актн ы й о б ъ ект в н еско лько д есятков ки ло м етр ом . В это м о б ъ екте п ло тн о сть м ассы (и , след овательн о , эн ер ги и ) д о сти гает д есятки и со тн и м и лли ар д ов то н н в 1 см 3. О д н ако п р еж д е ч ем п ер ей ти к н еп о сред ствен н ом у р ассм о тр ен и ю п ро б лем ы ч ер н ы х д ы р , н ео б хо д и м о ч ен ь кр атки й и сто р и чески й о б зор р азви ти я н аш и х п р ед ставлен и й о ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и п р и ро д ы п ро стр ан ства и вр ем ен и , м атер и и и д ви ж ен и я как б азовы х и ф ун д ам ен тальн ы х катего р и й н аш его п о н и м ан и я В селен н о й , ее стро ен и я и эво лю ц и и . Э то т кр атки й экскур с м ы н ач н ем с и сто р и и ф и ло соф и и , а затем п ер ей д ем к и сто р и и ф и зи ки и ко см о ло ги и . Е сли о б озр еть в ц ело м и сто р и ю р азви ти я ф и ло со ф ско й м ы сли с сам ы х д р евн ей ш и х вр ем ен д о со вр ем ен н о сти , то м о ж н о утвер ж д ать, ч то ун и кальн о й ф и ло со ф ско й и д еей , н а ко то ро й м о ж ет б ы ть о сн ован о п о н и м ан и е со вр ем ен н о й м о д ели В селен н о й , является и д ея Д А О Л ао -Ц зы . С таки м м о и м категор и ч ески м утвер ж д ен и ем м о ж н о со гласи ться, а м о ж н о катего ри ч ески его о твер гн уть, н о ф акт о стается ф акто м : вся В селен н ая о д н аж д ы в р езультате Б о льш о го взр ы ва ро д и лась и з «си н гу ляр н о сти ». Б ы ло «н еч то » — зн ач и т, н еч то , н ео п р ед ели м о е н и каки м словом и ли п о н яти ем ; «н еч то », н ед о сти ж и м о е н и вн еш н и м ч увством , н и р азум о м ч ело века, и б о это «н ечто », как Д А О , есть ли ш ен н о сть всего сущ его — ли ш ен н о сть б ы ти я, зап ах а, вкуса, ц вета, тяж ести , веса, а такж е каки х б ы то н и б ы ло гео м етр и ч ески х , ки н ем ати ч ески х , то п о ло ги чески х и и н ы х п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ы х сво й ств и т. д . Д А О — это н ео п р ед ели м о е н и каки м сло во м , терм и н о м , си м во лом и п о н яти ем «н еч то ». О н о н еп о сти ж и м о н и ч увством , н и р азум ом ч ело века, и б о , как о тм ечает Л ао -Ц зы , если б ы о н о б ы ло н еч то , о п р ед елен н о е слово м , тер м и н о м и ли п о н яти ем , то о н о п ер естало б ы б ы ть Д А О . В сяко е о п ред елен и е, сказал Г егель, есть о гр ан и ч ен и е, а Д А О есть н ечто б еско н еч -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
251
251
н о е, б езгр ан и ч н о е и б есп р ед ельн о е. О н о п орож д ает все сущ ее, т. е. все сущ ествую щ ее в н астоящ ем ; о н о п ор од и ло все сущ ее в п ро ш лом , и о н о б уд ет п о ро ж д ать все сущ ее в б уд ущ ем . В о всем сущ ем в п ро ш ло м , н астоящ ем и б уд ущ ем Д А О п р и сутствует н езам етн о . А если м ы скаж ем , ч то Д А О п ости гаем о с п ом ощ ью вн еш н и х чувств, то это зн ач и т, ч то Д А О п р и сущ и те кач ества, сво й ства, т. е. м о д усы , ко то р ы е д елаю т сущ ество ван и е Д А О н ево зм о ж н ы м , т. е. ли ш ен н ы м всяко го б ы ти я. Д А О есть н еч то , ли ш ен н о е н е то лько м о д усо в, н о и всяки х атр и б утов и д аж е свой ств суб стан ц и и С п и н о зы . Д А О есть ли ш ен н о сть всего б ы ти я и н еб ы ти я, п р о стран ства и вр ем ен и , Б о га и б о ж еств, п ор яд ка и х ао са, ко н ти н уальн о сти и д и скр етн о сти и т. д .: Д А О есть си н гуляр н ая то ч ка б еско н еч н о й п ло тн ости м атер и и и и скр и влен и я п р о стр ан ствавр ем ен и , ко то р ая и м еет м есто в ч ер н ы х д ы рах . Д А О есть б еско н ечн о сть (си н гуляр н о сть), о б р азо ван н ая в р езультате гр ави тац и о н н о го ко ллап са В селен н о й . Д А О как си н гуляр н о сть есть п р и ч и н а Б о льш о го взр ы ва, и з ко торо го ро д и лась н аш а В селен н ая. Д А О м о ж н о и н тер п р ети ро вать п о -р азн о м у: как ф и зи ч ески й вакуум А лан а Г ута, как горяч ую В селен н ую Г . Г ам ова, как А то м Л ем этр а, как ш ун ьяту (т. е. п усто ту) Ш ан кар ы и т. д . Н о сам ая важ н ая и зам еч ательн ая и д ея Д А О заклю чается в ли ш ен н о сти всяки х м о д усо в, атр и б уто в и суб стан ц и и н аш ей В селен н о й : Д А О сущ ествует, сущ ество вало и б уд ет сущ ество вать, п о ро ж д ая б еско н еч н о е м н о ж ество сам ы х р азли ч н ы х вселен н ы х , котор ы е н е м о гут сущ ество вать б ез Д А О . Д А О сущ ествует н езави си м о о т ко н кр етн о го ви д а В селен н о й , н о В селен н ая н е м о ж ет сущ ество вать б ез Д А О : Д А О аб со лю тн о , а В селен н ая о тн о си тельн а и вр ем ен н а. К ван то вая ви р туальн о сть м атер и и п ро является как ф луктуи р ую щ и й кван то вы й вакуум , н еп рер ы вн ы й и б еско н еч н ы й . В акуум воо б щ е п ер ви чн ая и ко н ечн ая ф и зи ч еская м атер и я, н ам н а сего д н я и звестн ая (н ап р и м ер, ко см и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем ). И з это го кван то во го вакуум а в р езультате катастр о ф и ч еско го Б о льш о го взр ы ва м атер и я сам оо р ган и зуется в ви д е ед и н ства эн ер ги и и злуч ен и я и вещ ества, а затем п р о и сх од и т отд елен и е и злуч ен и я о т вещ ества и , н ао б о ро т, вещ ества от и злуч ен и я. Т аки м об р азом , и з ф и зи ч еско го вакуум а, как и з н еб ы ти я, во зн и кает ед и н ая эн ер ги я и злучен и я и вещ ества, а уж е н а тр етьем этап е п р о и сх од и т отд елен и е эн ерги и и злуч ен и я о т эн ер ги и вещ ества.
б. М одел ь Н ью м ен а— К ер р а к ак зар я ж ен н ая и в р ащ аю щ ая ся ч ер н ая ды р а Ж и зн ен н ы й ц и кл звезд ы зави си т о т х ар актер а ф и зи ко -х и м и ч ески х п ро ц ессо в, п р о и сх од ящ и х вн утр и звезд ы , в ее н ед р ах, а такж е о т вн еш н и х си л — си л гр ави тац и о н н о го сж ати я. «Ж и зн ь» звезд ы о п р ед еляется д вум я ф актор ам и . П ервы м ф актор ом являю тся тер м о яд ер н ы е п р о ц ессы , п р о и сх од ящ и е в н ед рах звезд ы , т. е. п р о ц есс п р евр ащ ен и я во д ор од а в гели й , а гели я — в углер о д (С ), ко то р ы й , в сво ю о ч ер ед ь, п р евр ащ ается в д альн ей ш ем в ки сло ро д (О ), а ки сло ро д — в н ео н (Ne). А затем в яд ер н о м ко тле, в н ед р ах звезд ы , п р и п овы ш ен и и тем п ер атур ы п ро д о лж ается д альн ей ш и й тер м о яд ер н ы й си н тез — п р оц есс о б р азован и я сам ы х тяж елы х атом н ы х яд ер гр уп п ы ж елеза (ко б альт, н и кель, п лати н а). Т ер м о яд ер н ы й си н тез, т. е. о б р азован и е все б о лее тяж елы х атом н ы х яд ер в н ед р ах звезд ы , и с вязан н о е с н и м д авлен и е — это и есть си ла, п р о ти во д ей ствую щ ая вн еш н ем у гр ави тац и о н н о м у сж ати ю .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
252
252
«Ж и зн ь» звезд ы — это р авн овеси е м еж д у вн утр ен н и м со п р оти влен и ем , вы зван н ы м тер м о яд ер н ы м и р еакц и ям и , и вн еш н и м гр ави тац и о н н ы м сж ати ем , связан н ы м с со б ствен н о й м ассо й звезд ы . Н о р ан о и ли п о зд н о это р авн о веси е в ж и зн и звезд ы н аруш ается. И , д ей стви тельн о , д ан н о е р авн о веси е н аруш ается, со сто ян и е звезд ы стан о ви тся все б о лее н ер авн о весн ы м . Звезд а н а это й стад и и стан ови тся б и ф ур кац и ей — то чко й н еусто й ч и во сти . Б и ф ур к ац и я н аступ ает в р езультате и сч ер п ан и я яд ер н о го гор ю ч его , н ео б хо д и м о го д ля п р о д о лж ен и я тер м о яд ер н ы х р еакц и й . Б и ф ур кац и я звезд ы (точка н еусто й ч и во сти ) о зн ач ает н есп о со б н о сть звезд ы со п ро ти вляться катастро ф и ч еско м у гр ави тац и о н н о м у ко ллап су. Д ей стви тельн о , во зн и кн о вен и е ч ер н о й д ы р ы как р езультат см ер ти звезд ы , н аступ аю щ ей вслед стви е гр ави тац и о н н ого ко ллап са, есть п ро ц есс катастро ф и ч ески й во вр ем ен и и п р о стр ан стве. Д ви ж ен и е это й ко ллап си р ую щ ей м атер и и о п и сы вается кер ро вски м реш ен и ем ур авн ен и й О Т О Э й н ш тей н а. О т керро вско й вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р ы о стается только од н а голая си н гуляр н о сть; эта си н гуляр н о сть — ко льц евая. И так, кер ро вская вр ащ аю щ аяся ч ер н ая д ы р а зам еч ательн а тем , ч то о н а м о ж ет р ассм атр и ваться как го лая ко льц евая си н гу ляр н о сть, т. е. как б елая д ы ра с о тр и ц ательн ы м п ро стр ан ством : о тр и ц ательн о е и скр и влен и е п р о стр ан ства -вр ем ен и то гд а, ко гд а п ло тн о сть вещ ества во В селен н о й н и ж е ур о вн я ее кр и ти ч еско го зн ач ен и я: о тр и ц ательн о е и скр и влен и е п р о стр ан ства-вр ем ен и сед ло ви д н о е. П р и н улево м и о тр и ц ательн о м и скр и влен и ях п ро стр ан ства-вр ем ен и р асш и рен и е В селен н о й б уд ет п ро и схо д и ть б еско н еч н о . Ф ун д ам ен тальн ая зн ач и м ость ко ллап са и р еко ллап са заклю ч ается в то м , ч то о н и являю тся закон о м ер н о стью п р евращ ен и я б ы ти я в н еб ы ти е и п р евр ащ ен и я н еб ы ти я в б ы ти е. С ам оор ган и зац и я м атер и и есть осн о вн о й п о стулат си н ер гети ки как н ауки о всео б щ ем р азви ти и м атер и и : во взаи м н о м п р евр ащ ен и и б ы ти я и н еб ы ти я о сущ ествляется п р и н ц и п сам о сох р ан ен и я м атер и и . С ам о со хр ан ен и е м атер и и во В селен н о й п р ед ставляет со б о й аб со лю тн ы й ф и лосо ф ски й п р и н ц и п , леж ащ и й в о сн о ве сам оор ган и зац и и В селен н о й . С ущ н о сть сам о ор ган и зац и и м атер и и заклю ч ается н е в б ы ти и и н е в н еб ы ти и , а в стан о влен и и н еб ы ти я б ы ти ем и б ы ти я — н еб ы ти ем : м атер и я н и куд а н е и сч езает и н е м о ж ет и сч езн уть. П р и всем то м м атер и я аб со лю тн о сам о со хр ан яетс я д аж е в си н гуляр н о сти в ч ер н о й д ы р е. П о этом у си н гуляр н о сть как б еско н еч н о сть п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен и я п ро стр ан ства-врем ен и в ч ер н о й д ы р е н ельзя р ассм атр и вать как и сч езн о вен и е како й б ы то н и б ы ло м атер и и : м атер и я о стается, н о то лько б ы ти е ее (т. е. звезд а как тако вая) и сч езает н авсегд а, а м атер и я в ч ер н ой д ы р е, д аж е в си н гуляр н о сти , н и куд а н е и сч езает. И сч езает м атери я в б ар и о н н о й ф о рм е б ы ти я. П оэто м у м ы п о стоян н о в н аш ей р аб оте п о д ч ер ки ваем , ч то кр ом е м атер и и б ар и он н о й сущ ествует и «тем н ая м атер и я» как скр ы тая, «н еви д и м ая», «н еи злуч аю щ ая» м атери я: б ар и о н н ая м атер и я и «тем н ая м атер и я» — это д ва ти п а б ы ти я м атер и и . З везд а в ч ер н о й д ы р е в р езультате ко ллап са и сч езает как б ар и о н н ая м атер и я, ко то р ая п р евращ ается в си н гуляр н о сть как гр ави тац и о н н ую м ассу и , след о вательн о , эн ер ги ю , т. е. «тем н ую м атер и ю »: ф и ло со ф ская м атер и я н и куд а н е и сч езает, и сч езает то лько б ар и о н н ая ф ор м а б ы ти я м атер и и . С и н гуляр н о сть в ч ер н о й д ы р е есть, с о д н о й сторон ы , «м о ги ла» б ар и о н н о й м атер и и звезд ы и «п р и стан и щ е» «тем н о й м атер и и »: б ар и о н н ая м атер и я и сч езает в си н гуляр н о сти , как в сво ем «м о ги льн и ке», п р евр ащ аясь в р езультате ко ллап са в «тем н ую м атер и ю ». В о зм о ж н о , в р езультате р еколлап са и з «тем н о й м атери и » си н гуляр н о сти ,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
253
253
как и з сво его «м о ги льн и ка», во зр од и тся б ар и о н н ая м атер и я: к вар ки и леп тон ы , н ей тр и н о , ф ото н ы вм есте с ч асти ц ам и «тем н о й м атер и и » — гр ави то н ы и гр ави ти н о. В этом заклю ч ается суть зн ам ен и то го и зр еч ен и я С . Х оуки н га: «Ч ер н ая д ы р а н е такая уж ч ер н ая». Ч ер н ая д ы р а в р езультате р еко ллап са п р евр ащ ается в свою п р о ти во п о лож н о сть — б елую д ы р у как ро ж д ен и е и р асш и р ен и е В селен н о й . М ы зд есь о тм ети м то лько тр и случ ая вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р ы : 1) в п ер вом случае д ва го р и зон та о кр уж аю т си н гуляр н о сть в ч ер н о й д ы р е; 2) втор о й случ ай : п р и вр ащ ен и и ч ер н о й д ы ры вн еш н и й го р и зо н т со б ы ти й сж и м ает ся, а вн утр ен н и й — р асш и р яется: вн еш н и й и вн утр ен н и й го р и зо н ты п р и б ли ж аю тся д р уг к д р угу; 3) в тр етьем случ ае, ко гд а заряд п р ево схо д и т м ассу, го р и зо н ты (вн еш н и й и вн утр ен н и й ) сли ваю тся, и вслед стви е и склю ч и тельн о б ы стро го вр ащ ен и я н авсегд а и сч езаю т о б а, о б р азуя «го лую си н гуляр н о сть». Т аки м о б р азом , сво й ства вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р ы в м од ели Н ью м ен а — К ерра н е м о гут о ставаться, как и у вр ащ аю щ ей ся ф и гур и стки н а льд у, си м м етр и ч н ы м и во всех н ап р авлен и ях . Н ао б ор от, о н и б уд ут аси м м етри ч н ы м и , н еод и н ако вы м и д ля р азн ы х н ап р авлен и й . В о -п ер вы х , р ассм о тр ев м од ель ч ер н о й д ы р ы К . Ш вар ц ш и льд а, м ы отм ети ли , ч то в н ей звезд а н ах од и тся в стати ч еско м и си м м етр и ч н ом со сто ян и и , т. е. вн е д ви ж ен и я. П оэто м у все сво й ства ш вар ц ш и льд о вско й ум ерш ей звезд ы си м м етр и ч н ы , т. е. о стаю тся н еи зм ен н ы м и . В о -втор ы х , п о сле Ш вар ц ш и льд а, в 19 22 г., Р ай сн ер и Н ор д стр ем д альш е п р о д о лж и ли и зуч ен и е п р о б лем ы ч ер н ой д ы р ы : если ч ер н ая д ы р а Ш вар ц ш и льд а х ар актер и зо валась о д н и м п ар ам етро м — м ассо й , то в м о д ели Р ай сн ер а— Н ор д стрем а ч ер н ая д ы р а об лад ает и ещ е о д н и м п ар ам етро м — электр и ч ески м заряд ом , хо тя тож е н ах о д и тся вн е д ви ж ен и я, в стати ч еском со сто ян и и . О д н ако в м о д ели Р ай сн ер а — Н ор д стр ем а во кр уг си н гуляр н о сти о б р азую тся д ва гор и зо н та со б ы ти й — вн утр ен н и й и вн еш н и й , ко то р ы е н ахо д ятся в стати ч еско м со сто ян и и . И так , и в м о д ели Ш вар ц ш и льд а, и в м о д ели Р ай сн ер а— Н о рд стр ем а звезд а н ахо д и тся в стати ч еско м со сто ян и и , вн е д ви ж ен и я и вн е вр ащ ен и я, н о в м о д ели Р ай сн ер а — Н ор д стр ем а и м еется д ва стати ч ески х гор и зо н та со б ы ти й . В р ассм отр ен н ы х м о д елях ч ер н ы х д ы р си н гуляр н о сть — то ч ечн ая как н еп р о н и ц аем ая п р о тяж ен н ость б еско н еч н о й п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен и я п ро стран ства-вр ем ен и . П о сле р аб о т К . Ш вар ц ш и льд а и Р ай сн ер а— Н ор д стр ем а в и зуч ен и и п р о б лем ы ч ер н о й д ы р ы н аступ ает д ли тельн ы й п ер и о д «зати ш ья», если н е сч и тать статьи Р о б ер та О п п ен гей м ер а и Д ж ор д ж а В олко ва, в ко тор ы х в ф и зи ко -м атем ати ч еско м асп екте и сслед о валась п ро б лем а катастроф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я, и сам о сло во «ко ллап с» б ы ло введ ен о и м и в н ауч н ы й о б оро т. К ак м ы уж е о тм ети ли , ко ллап с есть ф ун д ам ен тальн о е п о н яти е гр ави тац и и : ко ллап с есть катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е, в р езультате котор о го в сч и тан н ы е д о ли секун д ы о гр ом н ая звезд а с р ад и усо м в м и лли о н ы ки ло м етро в и с м ассо й , п р ево сх од ящ ей М ⊙ , т. е. м ассу н аш его С о лн ц а, в д есятки и со тн и р аз, п р евр ащ ается в си н гу ляр н ую «то ч ку» р азм еро м в н еско лько ки ло м етр ов, об лад аю щ ую ч уд о ви щ н о й п ло тн о стью — м и лли ар д ы м и лли ар д о в тон н н а 1 см 3. В се ли ки и все р азли ч и я м атер и и и сч езаю т и сглаж и ваю тся в это й си н гуляр н о й то ч ке б еско н еч н о й п ло тн ости м атер и и и и скр и влен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и . Э та си н гуляр н ая «то ч ка» п р ед ставляет со б о й сверх п ло тн о сть о д н о й м ассы и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
254
254
о д н о й эн ер ги и , т. е. о д н о й гр ави тац и о н н о й эн ер ги и в сам о зам кн уто й кап суле, гд е и сч ез статус п р о стр ан ства-вр ем ен и . Т ако ва б ы ла р еальн ая си туац и я в тео рети ч еско й ф и зи ке — в ко см о ло ги и и теор и и м и кроч асти ц , и н е случ ай н о Д ж он У и ллер о п р ед ели л сло ж и вш ую ся си туац и ю как сам ы й глуб о ки й кр и зи с в теор ети ч еско й ф и зи ке, ко гд а-ли б о случ авш и й ся в уч ен о м м и р е: си н гуляр н ая то ч ка как м атем ати ч еская б еско н еч н о сть б ы ла аб сур д ом , б ессм ы сли ц ей . И таков д ей стви тельн о б ы л кр и зи с в тео р ети ч еско й ф и зи ке и ко см о ло ги и . К р и зи сн ая си туац и я п р о д олж алась д о 19 65 г., ко гд а н о возелан д ски й м атем ати к Р о й К ерр , п р и ех авш и й в С Ш А (в К али ф о р н и ю ), со верш и л р ево лю ц и о н н ы й п р оры в в и сслед о ван и и ч ер н о й д ы ры и ее си н гу ляр н о й то ч ки . О сн овн ая заслуга Р . К ер р а со сто яла в том , ч то в его м о д ели ко ллап си р ую щ ая ч ер н ая д ы р а р ассм атр и вается н е в стати ке, а в д и н ам и ке, т. е. в д ви ж ен и и (во вр ащ ен и и ). В м о д ели Н ью м ен а — К ер р а ум и р аю щ ая звезд а о п и сы вается тр ем я п ар ам етр ам и : м ассо й и , след о вательн о , эн ер ги ей , как в м о д ели К . Ш вар ц ш и льд а; электр и ч ески м заряд о м , как в м о д ели Р ай сн ер а— Н о рд стр ем а; п ар ам етро м вр ащ ен и я, так как звезд а н ах од и тся в д ви ж ен и и , во вр ащ ен и и . В о о б щ е р еальн ая звезд а н и ко гд а н е н аход и тся в стати ч еско м со стоян и и , всегд а н ах о д и тся в д ви ж ен и и во круг ц ен тр а м ассы галакти ки и вр ащ ается во кр уг сво ей оси . В м о д ели Н ью м ен а— К ер ра ч ер н ая д ы ра и сслед уется в ч еты р ех асп ектах ее вр ащ ен и я: 1) ко гд а т » а, т. е. ко гд а м асса т зн ач и тельн о б о льш е угло во го м о м ен та (м ом ен та и м п ульса) а, хар актер и зую щ его вр ащ ен и е звезд ы ; 2) ко гд а т > а, т. е. ко гд а м асса m звезд ы б ольш е ее угло во го м о м ен та; 3) ко гд а m = а, т. е. ко гд а м асса р авн а угло во м у м ом ен ту а ; 4) ко гд а m < < а, т. е. ко гд а м асса зн ач и тельн о м ен ьш е угло во го м ом ен та. А теп ер ь п осм о тр и м , ч то п р о и сх од и т во всех эти х случ аях с го р и зо н там и со б ы ти й в м о д ели Р ай сн ер а— Н ор д стр ем а и си н гуляр н о й то ч ко й б еско н еч н о сти в ко ллап си р ую щ ей и вр ащ аю щ ей ся ч ер н ой д ы р е Н ью м ен а— К ер р а: 1. В п ер вом случ ае, т. е. ко гд а m > > а , д ва гор и зо н та соб ы ти й , о кр уж аю щ и е си н гуляр н ую то ч ку, н ач и н аю т сб ли ж аться д р уг с д р уго м : вн утр ен н и й го р и зо н т со б ы ти й д ви ж ется в ц ен тр об еж н о м н ап р авлен и и к вн еш н ем у го р и зон ту со б ы ти й , а п о след н и й — в ц ен тр остр ем и тельн ом н ап р авлен и и н австр ечу вн утр ен н ем у го р и зо н ту соб ы ти й ; п р о и сх од и т сб ли ж ен и е д в ух (вн утр ен н его и вн еш н его) го р и зо н тов соб ы ти й . 2. В о втор ом случ ае, ко гд а т > а , т. е. когд а м асса звезд ы н езн ач и тельн о б о льш е угло во го м о м ен та, вр ащ ен и е ч ер н о й д ы р ы уб ы стр яется, и в р езультате это го п р о и сх од и т ещ е б о льш ее сб ли ж ен и е: вн утр ен н и й го р и зо н т расш и ряется, а вн еш н и й сж и м ается. 3. В тр етьем случ ае (т = а ) п р о и схо д и т сли ян и е го р и зо н то в со б ы ти й . 4. Н ако н ец , в ч етвер том случ ае (т < < а ) п р о и схо д и т и склю ч и тельн о б ы стро е вр ащ ен и е. П р и и склю ч и тельн о б ы стро м вр ащ ен и и ч ер н о й д ы ры , ко гд а т «а го р и зо н ты со б ы ти й вооб щ е и сч езаю т: о стается «го лая си н гу ляр н о сть», н е о кр уж ен н ая го р и зо н том со б ы ти й . А сам о е главн о е, п р и м акси м альн о б ы стро м д ви ж ен и и ко ллап си р ую щ ей ч ер н о й д ы р ы си н гулярн ая точ ка катастро ф и ч ески п р евр ащ ается в ко льц евую си н гуляр н о сть: ко льц евая си н гуляр н о сть, в о тли ч и е о т то ч еч н о й си н гуляр н о сти , есть о тр и ц ательн о е п ро стр ан ство -вр ем я, т. е. ан ти грави тац и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
255
255
И все-таки , н есм о тр я н а вы д аю щ и еся д о сти ж ен и я К ер р а и Н ью м ен а в и сслед о ван и и вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы ры , кр и зи с в тео р ети ч еско й ф и зи ке, о ко то ром го вор и л Д . У и лер , о ставался н ер азр еш ен н ы м . С и н гу ляр н о сть как м атем ати ч еская б еско н еч н о сть п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен и я п ро стр ан ства -врем ен и о ставалась н ер азр еш ен н ой п р об лем о й . К ер ро вско е реш ен и е ур авн ен и й О Т О есть б о лее об щ ее р еш ен и е, чем р еш ен и я Ш вар ц ш и льд а и Р ай сн ера— Н о рд стр ем а: кер ро вско е р еш ен и е является н аи б олее о б щ и м и ед и н ствен н ы м р еш ен и ем ур авн ен и й Э й н ш тей н а, о п и сы ваю щ и м вр ащ аю щ ую ся ч ер н ую д ы ру. К ако ва ч ер н ая д ы р а К ерра— Н ью м ен а и ч ем о тли ч ается о н а о т р еш ен и я К . Ш вар ц ш и льд а и ли Р ай сн ера— Н о рд стр ем а? К ер ро вская ч ер н ая д ы р а есть вр ащ аю щ аяся ч ер н ая д ы р а, ко тор ая х ар актер и зуется тр ем я п арам етр ам и : м ассо й (т ), зар яд ом (Q) и вр ащ ен и ем , т. е. угло вы м м ом ен то м (м ом ен то м и м п ульса и ли ко ли ч ества д ви ж ен и я а ). К каки м ф ун д ам ен тальн ы м осо б ен н о стям п р и во д и т вр ащ аю щ аяся ко ллап си р ую щ ая (ум ер ш ая) звезд а? В о -п ер вы х , о н а н е м о ж ет б ы ть сф ер и чески си м м етр и ч н ой , т. е. ее свой ства н е м о гут о ставаться о д и н аковы м и , си м м етр и ч н ы м и п о всем н ап р авлен и ям . В о -втор ы х, как м ы уж е вы ш е рассм о тр ели , К ер р р ассм атр и вает ч еты р е м ом ен та со сто ян и я ч ер н о й д ы ры п р и вр ащ ен и и : 1) п р и т > > а, т. е. ко гд а м асса зн ач и тельн о б о льш е угло во го м о м ен та, п р о и сх од и т м ед лен н о е вращ ен и е; 2) п р и т > α , т. е. ко гд а м асса н езн ач и тельн о б о льш е угло во го м о м ен та, п р о и сх од и т ум ер ен н о е вращ ен и е; 3) п р и m = а (м асса р авн а угло вом у м о м ен ту) п ро и схо д и т б ы стро е вр ащ ен и е; 4) н ако н ец , п р и m < < а , т. е. ко гд а м асса зн ач и тельн о м ен ьш е угло во го м ом ен та, п р о и сх од и т и склю ч и тельн о б ы стро е вр ащ ен и е. Н агляд н о й и ллю стр ац и ей всех эти х ч еты р ех случ аев вр ащ ен и я м о ж ет служ и ть вр ащ аю щ аяся н а льд у ф и гур и стка, кото р ая сн ач ала д ви ж ется м ед лен н о , а затем вр ащ ен и е все б о лее уб ы стр яется и , н ако н ец , д о сти гается и склю ч и тельн о б ы стро е вр ащ ен и е. М ы зд есь о тм ети м то лько тр и случ ая вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р ы : 1) в п ер вом случае д ва го р и зон та о кр уж аю т си н гуляр н о сть в ч ер н о й д ы р е; 2) во второ м случ ае вн еш н и й го р и зо н т со б ы ти й сж и м ается, а вн утр ен н и й — р асш и р яется, так ч то вн еш н и й и вн утр ен н и й го р и зо н ты п р и б ли ж аю тся д р уг к д р угу; 3) в третьем случ ае, если зар яд б о льш е м ассы , вн еш н и й и вн утр ен н и й го р и зо н ты сли ваю тся и п о то м н авсегд а и сч езаю т, о б р азуя «го лую си н гуляр н о сть». Р ево лю ц и я в н ауке, как и во всех о б ластях чело веч еско го б ы ти я, есть тр ан сц ен д ен тн ы й вы х о д за п р ед елы д ан н о й культур ы как си стем ы ц ен н о стей . Р ево лю ц и я в н ауке всегд а есть си стем а н о вы х и сти н как п о зн авательн ы х ц ен н о стей , н есо вм ести м ы х со стар ы м и . Н о вы е и сти н ы н ауки , как ц ен н о сти , п р о клад ы ваю т н о вы е п ути и д о ро ги ч ело веч еско й ж и зн и : эти п у ти р азви ти я н ауки и д о ро ги ч ело веч еско го б ы ти я н еп р ед сказуем ы . О н и о п р ед еляем ы в и сто р и ческо й п ер сп екти ве то лько ц ен н остям и ч еловеч еско й ц и ви ли зац и и и кул ьтур ы : ц и ви л и зац и я и культур а есть ц ен н о стн ы й ко н текст вы б ор а ц ели и см ы сла ж и зн и ч ело века и ч ело веч ества. Ф и ло со ф и я как всео б щ ая си стем а ц ен н о стей , в том ч и сле экзи стен ц и альн ы х — сво б о д а, ч есть,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
256
256
со весть и т. д ., — м и ро во ззр ен ч ески й и н стр ум ен т и ори ен ти р вы б ора ц ели и см ы сла ж и зн и ч ело века и ч еловеч ества. Ф и ло со ф и я есть м и ро п о н и м ан и е, о сн ован н о е н а о см ы слен и и и сти н н о сти и ц ен н о сти , ц ели и см ы сла ч ело веч еско го б ы ти я в тр ан сц ен д ен тн о м ко н тексте ц и ви ли зац и и и культур ы : ф и ло со ф и я есть указатель это го тр ан сц ен д ен тн о го вы хо д а за п р ед елы со вр ем ен н о й ц и ви ли зац и и и культур ы . И м ен н о п оэто м у так важ н а ф и ло со ф и я н ауки как си стем а, совм ещ аю щ ая ед и н ство н ауч н ы х и сти н и ч ело веч ески х ц ен н о стей , ц ели и см ы сла чело веч еско го сущ ество ван и я: и сти н а — как зн ан и е о м и ре и ц ен н о сть — как зн ачи м о сть ч ело веч еско го сущ ествован и я, ц ель ко то ро го — твор и ть и сти н у как б лаго и кр асоту.
в . Т еор ем а П ен р оуза И все ж е кр и зи с в ф и зи ке, о ко торо м говор и л Д ж о н У и ллер , н е б ы л п р ео д о лен кер ро вски м реш ен и ем о б щ и х ур авн ен и й О Т О . М ало то го , это т кри зи с углуб и л в сво ей теор ем е Р од ж ер с П ен р о уз (ан гли й ски й астр оф и зи к, вн есш и й зн ач и тельн ы й вклад в и сслед о ван и е п р об лем ы ч ер н о й д ы р ы ). М ы н е б уд ем вхо д и ть в м атем ати ч ески е то н ко сти теорем ы Р о д ж ер са П ен ро уза: н аш а зад ач а б о лее скром н ая — ф и ло соф ская и н тер п р етац и я кр и зи сн о й п р о б лем н о й си туац и и как эп и стем о ло ги ч еско й в тео рети ч еско й ф и зи ке, сло ж и вш ей ся в 7 0 -е гг. В связи с этой си туац и ей м ы р ассм отр и м эп и стем о -м ето д о ло ги ч ески е вы во д ы , вы текаю щ и е и з тео р ем ы Р . П ен ро уза, а затем в ф и ло со ф ском п лан е р ассм отри м х о уки н го вскую ко н ц еп ц и ю вы хо д а и з кр и зи сн о й п р об лем н о й си туац и и . О сн овн ая и д ея теор ем ы Р о д ж ер са П ен ро уза заклю ч ается, как о тм еч ает С ти вен Х о ки н г, в п р евращ ен и и р асш и р ен и я в сж ати е в р езультате коллап са как катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я, и в н еи зб еж н ом п р евр ащ ен и и всего сущ его в си н гуляр н ую то ч ку б еско н еч н о сти . О сн о вн о й п аф о с ф и ло со ф ско й зн ач и м о сти и д еи ко ллап са как катастро ф и ч еско го сж ати я заклю ч ается в том , что ко ллап с и м (Р . П ен ро узо м ) р ассм атр и вается как всео б щ и й и у н и вер сальн ы й зако н сам о ор ган и зац и и и сам о сох р ан ен и я м атер и и во В селен н о й : всяко е сущ ее п р и ко ллап се н еи зб еж н о и н еуло ви м о п р евращ ается в си н гуляр н ую то ч ку б еско н еч н ости . И з это го ф ун д ам ен тальн о го п о ло ж ен и я тео р ем ы Р . П ен р о уза вы текает то о б сто ятельство, ч то ко ллап си р овать м о гут н е то лько звезд ы , н о и галакти ки , и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я, и д аж е вся В селен н ая м о ж ет ко ллап си р о вать п р и о п р ед елен н ы х усло ви ях, и вся о н а м о ж ет п р еврати ться в си н гуляр н ую то ч ку б еско н еч н о сти , т. е. в н улевую то ч ку. З н ач и т, вся В селен н ая к ак сам оор ган и зован н ая ц ело стн ая суп ер си стем а м о ж ет п р еврати ться в н улевую то чку б еско н еч н ой си н гуляр н о сти . И так, ф и ло соф ски й см ы сл теор ем ы Р . П ен р о уза о ко ллап се со сто и т в то м , ч то все сущ ее п ри ко ллап се м о ж ет стать и д ей стви тельн о стан о ви тся ч ер н о й д ы ро й с си н гуляр н о й то ч ко й б ескон еч н о сти п лотн о сти м атери и и и скр и влен и я п р о стр ан ства вр ем ен и : ко ллап с есть н е ч астн ы й и ли и склю ч и тельн ы й случ ай сущ его , а всео б щ и й и ун и вер сальн ы й зако н гр ави тац и и . М о ж н о это п о лож ен и е сф о р м ули р о вать так: ч ер н о й д ы ро й м о ж ет стать н е то лько м и р ко см и ч ески х о б ъ екто в (звезд ы , галакти ки и т. д .), н о и м и р ато м о в, м о лекул, элем ен тар н ы х и ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц : все сущ ее ко ллап с п р евращ ает в н улевую точ ку б еско н еч н о й си н гуляр н о сти . З н ач и т, если все сущ ее п р и ко ллап се п р евр ащ ается в н ул евую то ч ку си н гуляр н о сти , то это п о ло ж ен и е Р . П ен р о уза о тн о си тся и к п р о стр ан ству -вр ем ен и , статус и х р еальн о го б ы ти я в н улево й точ ке си н гуляр н о сти в ч ер н ой д ы р е и сч езает: п о м ер е
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
257
257
п р евращ ен и я р асш и р ен и я в сж ати е п р о стр ан ство и вр ем я как тако вы е в си н гуляр н о й то ч ке б ескон еч н о сти и сч езаю т. П р остр ан ство -вр ем я в си н гуляр н о й то чке б еско н еч н о сти н е то лько свер ты вается, и скр и вляется, ко м п акти ф и ц и р уется, н о и закр уч и вается в сам озам кн уто е ко льц о : ко льц евая си н гуляр н о сть есть о тр и ц ательн о е п р о стр ан ство -вр ем я как ан ти гр ави тац и я. А теп ер ь эти о б щ и е ф и ло со ф ски е п о ло ж ен и я, вы текаю щ и е и з тео р ем ы Р . П ен ро уза, р ассм о тр и м н а ко н кр етн ы х п р и м ер ах ко ллап си р ую щ ей вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р ы Р . П ен ро уза. П ер в ое п ол ож ен и е. К о гд а м ы р ассм атри ваем ко ллап си р ую щ ую вращ аю щ ую ся ч ер н ую д ы р у, то н ео б хо д и м о ч етко п р ед стави ть тр и сф ер ы : 1) п р ед ел стати чн о сти ; 2) эр го сф ер а; 3) сф ер а гор и зо н та со б ы ти й . Э р го сф ер а о кр уж ает го р и зо н т соб ы ти й : эр го сф ер а есть сф ер а от гор и зо н та со б ы ти й д о п р ед ела стати ч н о сти . Н ап р и м ер, если ко см о н авт н а ко см и ч еско м ко р аб ле с м ощ н ы м д ви гателем п о п ал в эр го сф ер у, то р еальн о сущ ествую т д ля ко см о н авта тр и во зм о ж н о сти : а) если ко см и ч ески й ко р аб ль с ко см о н авто м н е м о ж ет вы р ваться и з-за о тсутстви я м ощ н о сти д ви гателя и з эрго сф ер ы , то это м у ко см и ч еско м у ко р аб лю с ко см о н ав то м суж д ен о веч н о кр уго вое д ви ж ен и е в н ей ; б ) втор ая возм ож н о сть суд ьб ы ко см о н авта с ко см и ч ески м ко р аб лем — п р и м алей ш ей о ш и б ке ко см о н авта в уп равлен и и ко см и ч ески м кор аб лем в м и лли о н н ы е д о ли секун д ы ко р аб ль п ер есеч ет го р и зо н т со б ы ти й , и в это м случ ае ко см и ч ески й ко р аб ль с ко см о н автом б уд ет сх вач ен коллап си р ую щ ей гр ави тац и он н о й си ло й , и ко р аб ль вм есте с ко см о н автом б уд ет н еум о ли м о п ад ать в ц ен тр ч ер н о й д ы ры , си н гуляр н ую то ч ку б еско н еч н о сти ; в) за го р и зо н том , п о д го р и зо н том , вн утр и го р и зо н та со б ы ти й н ет н и каки х ф и зи ч ески х си л (н и яд ер н ы х , н и х и м и ч ески х , н и электр ом агн и тн ы х и т. д .), ко то р ы е м о гли б ы п р ед о твр ати ть п ад ен и е ко см и ч еского кор аб ля с ко см о н авто м в н улевую то ч ку б еско н еч н ой си н гуляр н о сти . Д ан н о е п о лож ен и е н о си т в теор ем е Р . П ен ро уза всео б щ и й х арактер : все сущ ее (звезд ы , галакти ки , и х ско п лен и я и т. д .) аб со лю тн о вн утр и гор и зо н та со б ы ти й п р евращ ается в си н гуляр н ую то ч ку б еско н еч н о сти (так, н ап р и м ер , звезд а с д и ам етром в н еско лько м и лли о н о в ки лом етро в п р евращ ается в точ ку 1 0 -15 км ). В этом со сто и т ф и ло со ф ски й см ы сл п о ло ж ен и я теор ем ы Р . П ен ро уза. В тор ое п ол ож ен и е теор ем ы Р . П ен р о уза заклю ч ается в сглаж и ван и и н ео д н оро д н о стей всего сущ его (как ли к м атер и и , так и всех сво й ств п ро стр ан ства вр ем ен и ) и п р евр ащ ен и и н ео д н о ро д н о стей , м н о го об р ази й , гетеро ген н о стей в о д н оро д н о сть, н ер азли ч и м ость, гом о ген н о сть: все ли ки и р азли ч и я м атер и и как всего сущ его за го р и зо н то м со б ы ти й и сч езаю т. В се н ео д н оро д н о сти сущ его вн утр и го р и зо н та соб ы ти й сглаж и ваю тся, как склад ки ш ар а сглаж и ваю тся п р и взд ути и , и п р евращ аю тся в од н у ед и н ую гр ави тац и о н н ую м ассу и , след о вательн о , эн ер ги ю . Т ак, н ап р и м ер, м ы б ро си м за гор и зо н т со б ы ти й в ч ер н о й д ы р е од н у то н н у кам н ей , о д н у то н н у б р и лли ан то в, од -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
258
258
н о то н н о го сло н а, од н у то н н у сп и р та и о д н у то н н у п ер ц а, то п о луч и м п р осто п ять то н н гр ави тац и о н н о й м ассы и эн ер ги и и аб со лю тн о н и ч его д р уго го , т. е. н и зап ах а, н и ц вета, н и сло н о вьи х ко стей , н и го р ько го и т. д . В этом со сто и т суть ф и ло соф ско го см ы сла п о ло ж ен и я теор ем ы Р . П ен р о уза: все ли ки всяко го сущ его вн утр и гор и зо н та со б ы ти й сглаж и ваю тся и и сч езаю т, п р евращ аясь в о д н у грави тац и ю : вся б ар и о н н ая м атер и я п р евр ащ ается в «тем н ую м атер и ю ». Т р еть е п ол ож ен и е тео рем ы Р . П ен ро уза о п р евр ащ ен и и р асш и р ен и я в сж ати е заклю ч ается в то м , ч то в ч ер н о й д ы р е вн утр и го р и зо н та со б ы ти й все сло ж н о е и все сверх сло ж н о е п р евр ащ аю тся в си н гуляр н о сти в п ро сто е: ко ллап с есть гр ави тац и о н н ая си ла катастро ф и ч еско го сж ати я, ко тор ая все сло ж н о е (стр уктур и рован н о е, о ф о рм лен н о е, ор ган и зо ван н о е и т. д .) ко ллап си р ует в п р о сто е. Т ак, н ап р и м ер , в си н гуляр н о й то ч ке б еско н еч н о сти м ы н е н ай д ем н и к о см и ч еско го ко р аб ля, н и его ч астей и д аж е м елки х д еталей , н и ко см о н авта — труп а, н и сло н овьи х ко стей , н и зап ах а, н и ц вета, н и р азм ер а и х, н и о б ъ ем а, н и геом етр и ч ески х , н и то п о ло ги ч ески х сво й ств п ро стр ан ства-врем ен и , н и и х р и тм а, ц и кла, н и д ли тельн о сти как тем п о р альн о сти и т. д . П ро стр ан ство и сч езло , а врем я о стан о ви ло сь: о сталась о д н а гр ави тац и я. Н о эта гр ави тац и я — кван товая гр ави тац и я, т. е. «тем н ая м атер и я». И так, м ы м ож ем о тм ети ть тр и ф ун д ам ен тальн ы х п о стулата, вы текаю щ и х и з теор ем ы Р о д ж ер са П ен роуза и и м ею щ и х сущ ествен н о е эп и стем о ло ги ч еско е и м и ро во ззр ен ческо е зн ач ен и е: 1. П о стулат н еи зб еж н о го и н еуло ви м о го п р евращ ен и я за гор и зо н то м со б ы ти й в ч ер н о й д ы р е лю б о го и всякого сущ его в си н гуляр н ую то ч ку б еско н ечн о сти . 2. П о стулат сглаж и ван и я и и сч езн о вен и я вн утр и гор и зо н та со б ы ти й всех и всяки х н ео д н оро д н о стей , р азли ч и я и ли к м атери и и и х п р евр ащ ен и я в о д н оро д н о сть, го м о ген н о сть, н ер азли ч и м ость. 3. П о стулат н еи зб еж н о сти и н ео твр ати м о сти тр ан сф о рм ац и и п о д гор и зо н то м со б ы ти й в ч ер н о й д ы р е всего сло ж н о го , в том ч и сле свер х сло ж н о го и суп ер сверх сло ж н о го, в п росто е. К ак м ы о тм ети ли , в ко ллап си р ую щ ей вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р е п р о и сх од и т б еско н еч н ая и скр и влен н о сть п ро стр ан ства-вр ем ен и : о н и тер яю т сво й статус, п р евращ аясь в н улевую то чку. Т ако вы о сн овн ы е ф и ло со ф ски е и д еи , сод ер ж ащ и еся и вы текаю щ и е и з теор ем ы Р о д ж ер са П ен р о уза о п р евращ ен и и р асш и р ен и я в сж ати е: п р о стр ан ство , свер ты ваясь и скр уч и ваясь, п р евр ащ ается в си н гуляр н о сти в н улевую то ч ку, а врем я, зам ед ляясь, в ко н ц е ко н ц ов о стан авли вается. М ы со верш ен н о н е слу ч ай н о о стан о ви ли сво е вн и м ан и е н а п р о б лем е ф и ло со ф ско й и н тер п р етац и и ч ер н ы х д ы р , и б о , б ы ть м о ж ет, и м ен н о в ч ер н о й д ы р е как ко ллап си р ую щ ей вращ аю щ ей ся леж и т клю ч к тай н ам сам о ор ган и зац и и В селен н о й , ее ро ж д ен и я и ко н еч н о й суд ьб ы ее эво лю ц и и , тай н ам п ер во н ач ала Б о льш о го взры ва как катастро ф и ч еско го взр ы ва и см ен ы р асш и рен и я В селен н о й катастро ф и ч ески м гр ави тац и о н н ы м сж ати ем . С тан ет ли н аш а В селен н ая ч ер ез м и лли ар д ы лет си н гуляр н о й то ч ко й б еско н еч н о сти — во т о сн о вн ая ф и ло со ф ско м и ро во ззр ен ческая п р о б лем а. Л еж и т ли в ч ер н о й д ы р е клю ч к р азгад ке тр етьего сц ен ар и я ко см о ло ги ч еско й тео р и и вели ко го советско го ф и зи ка А . Ф р и д м ан а о см ен е р асш и р ен и я В селен н о й коллап со м как катастро ф и ч ески м гр ави тац и о н н ы м сж ати ем — во т эта п р об лем а н ас в ко н еч н ом сч ете и н тер есует.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
259
259
П оэто м у ч ер н ая д ы р а н е является сам о ц елью н аш его ф и ло со ф ско го р азд ум ья и р азм ы ш лен и я: н ас и н тер есует ли ш ь клю ч к р азгад ке тай н ы сам оор ган и зац и и В селен н о й , ее ро ж д ен и я и ко н еч н о й суд ьб ы ее эво лю ц и и .
г. Т еор ем а Х ок и н га А все-таки , ч ем ж е ф и ло со ф ски и н тер есн а ч ер н ая д ы р а как ко ллап с? В ф и ло со ф ско м асп екте коллап с как катастро ф и ч еско е грави тац и о н н о е сж ати е и н тер есен тем , ч то о н есть м ощ н ая, н и с ч ем н е сравн и м ая гр ави тац и о н н ая си ла кап сули р о ван и я м атер и и как сам о сох р ан ен и я ее в кап суле как б еско н еч н о й си н гуляр н о й то ч ке (и ли ко льц ево й си н гуляр н о сти ): ко ллап с есть п роц есс кап сули р о ван и я м атер и и как ее сам о со хран ен и я. С и н гуляр н о сть б еско н еч н ости в ц ен тр е ч ер н о й д ы р ы н и в ко ем случ ае н ельзя п р ед стави ть как и сч езн о вен и е м атер и и : и сч езаю т, со гласн о тео рем е Р . П ен р оуза, н ео д н оро д н о сть и сло ж н о сть м атер и и , н о м атер и я как тако вая н и куд а н е и сч езает и н е м о ж ет и счезн уть. М атери я как всео б щ н о сть и аб со лю тн о сть сущ его о стается, а ее б ы ти е как н ео д н оро д н о сть и зм ен ч и во : б ы ти е и сч езает как н еч то о р ган и зован н о е и стр уктур и р ован н о е м атер и и . Б ы ти е и зм ен ч и во : о н о п осто ян н о п ер ех од и т в н еб ы ти е, ко то ро е, в сво ю оч ер ед ь, н еп р ер ы вн о п р евр ащ ается в н о во е б ы ти е м атери и . С и н гуляр н о сть в ч ер н о й д ы р е н е есть и сч езн о вен и е м атер и и , н ао б о ро т, о н а есть кап сула сам осо хр ан ен и я и сам о ор ган и зац и и м атер и и : в си н гуля р н о сти как кап суле и сч езло б ы ти е звезд ы , а н е м атер и я. С лед овательн о , ко ллап с есть п ро ц есс кап сули р о ван и я сам о сох р ан ен и я м атер и и в си н гуляр н о сти как кап суле: кап сула есть б ы ти е сам о со хр ан ен и я м атер и и . М ы зн аем , что п р о ти во п о ло ж н ы м п о н яти ем ко ллап су является р еко ллап с как катастр о ф и ч ески й Б о льш о й взры в: ко ллап с есть катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е, а р еко ллап с есть катастро ф и ч ески й гр ави тац и о н н ы й взр ы в. С и н гуляр н о сть есть кап сула сам о сох р ан ен и я м атер и и . А сущ ествует ли ан ти кап сула? А н ти кап сула есть р екап сули р о ван и е. А ч то тако е р екап сули р о ван и е? Р екап сули р о ван и е есть б елая д ы р а как п р о ц есс сам оор ган и зац и и м атер и и : си н гуляр н о сть р екап сули руется в б елой д ы р е: б елая д ы р а — рекап сули р о ван и е си н гуляр н о сти как сам оо рган и зац и я м атер и и в м и кро зер н и сты е, м елко зер н и сты е и кр уп н о зер н и сты е стр уктуры во В селен н о й . П од кап суло й м ы п о н и м аем и склю ч и тельн о си н гуляр н ую то ч ку б еско н еч н о сти в ч ер н о й д ы р е, а п о д р екап суло й — стр уктур н ы е сам оор ган и зац и и м атер и и в р езультате р еко ллап са си н гуляр н о сти : кап сула д о лж н а р екап сули р овать в б ело й д ы р е как р асш и р ен и и В селен н о й : р асш и р ен и е В селен н о й есть сам о ор ган и зац и я м атери и в стр уктур ы — м и кро -, м елко - и кр уп н о зер н и сты е о б ъ екты . К ап сула д о лж н а р екап сули р овать, ч то б ы сам оор ган и зац и я м атер и и п р о и схо д и ла в р екап сулах как стр уктур н ы х о р ган и зац и ях б ы ти я м атер и и во В селен н ой . П оэто м у ч ер н ую д ы р у м ы рассм атр и ваем как п р о ц есс кап сули р о ван и я м атер и и в сам о сох р ан яю щ и х ся ее кап сулах . Б елая д ы р а, в о тли ч и е о т ч ер н о й д ы ры , — р еко ллап с как катастро ф и ч ески й взр ы в си н гуляр н ости в ч ерн о й д ы р е: си н гул яр н о сть в ч ер н о й д ы р е — это о б ласть н е п р о сто суп ер п ло тн о сти гр ави тац и о н н о й м ассы и , след овательн о , эн ер ги и , а кван то во й гр ави тац и и . И м ен н о зн ам ен и ты м и вели ки м ф и зи ко м С ти вен Х о ки н г стал б лаго д аря р еш ен и ю п ро б лем ы си н гуляр н о й то ч ки б еско н еч н о сти в ч ер н о й д ы р е. О н вы со ко о ц ен и вает вы д аю щ и й ся вклад со ветски х ф и зи ков в совр ем ен н ую астро ф и зи ку и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
260
260
ко см о ло ги ю , п р еж д е всего А . Ф р и д м ан а и Г . Г ам ова за и х тр уд ы . С ти вен Х о ки н г в сво ей р аб о те «К р аткая и стор и я вр ем ен и » о тм еч ает: • вы д аю щ и й ся вклад советски х ф и зи ков в теор ети ч ескую астр о ф и зи ку и ко см о ло ги ю ; • о соб о о н п о д чер ки вал р аб о ты А . Ф р и д м ан а и Г . Г ам о ва, акад ем и ка Я . Б . Зельд ови ч а и м о ло д о го ф и зи ка А н д р ея Л и н д е; • в сво и х р аб о тах С ти вен Х оки н г п о сто ян н о ссы лается н а со ветски х ф и зи ко в и и х р аб о ты : всегд а о н о тзы вается с б о льш и м уваж ен и ем . К ак м ы о тм сти ли , п р о б лем а ч ер н о й д ы ры есть п р о б лем а клю ч а к р азгад ке тай н ы р о ж д ен и я н аш ей В селен н ой и ее ко н еч н о й суд ьб ы : п ро и зо й д ет вселен ски й ко ллап с в о тд ален н ом б уд ущ ем , ч ер ез м и лли ар д ы лет, ко гд а н ас, лю д ей , вм есте с З ем лей уж е н е б уд ет? П оэтом у н ас н е д о лж н а б есп о ко и ть эта см ен а расш и р ен и я В селен н о й ко ллап со м , т. е. катастро ф и ч ески м гр ави тац и о н н ы м «х ло п ком », т. е. сж ати ем , и п р евращ ен и е (т. е. тр ан сф о рм ац и я) всей н аш ей В селен н о й в си н гуляр н ую то ч ку б еско н еч н о сти : о ж и д ает В селен н ую суд ьб а ч ер н о й д ы р ы ? — во т п р о б лем а, н ад ко то ро й б ью тся луч ш и е ум ы уч ен ы х — ф и зи ко в, астро ф и зи ко в, ко см о ло гов. И , ко н еч н о, н ас, ф и ло со ф о в, такж е б есп о ко и т эта сам ая ф ун д ам ен тальн ая п р о б лем а ч ело веч еско го б ы ти я: о ткуд а м ы , кто м ы и куд а и д ем ? — во п р ош ал ещ е вели ки й и з всех ч ело веч ески х ум ов — И м м ан уи л К ан т, ко то р ы й всю ж и зн ь п р о ж и л в своем р од н ом го род е К ен и гсб ер ге, н и р азу н е вы езж ая за п р ед елы сво его ро д н о го К ен и гсб ер га. А п о ч ем у ж е Л ао -Ц зы — вели ч ай ш и й м ы сли тель, ж и вш и й в Д р евн ем К и тае в VI в. д о н . э., утвер ж д ал, ч то м о ж н о п о зн ать все м и ро зд ан и е в ц ело м , н е вы ход я за вор о та сво его д ом а и н е откр ы вая н и д вер ь д о м а и ли окн о . В и д и м о , в этом ко р ен н о е о тли ч и е ч еловека как homo sapiens о т ж и во тн о го : В селен н ая себ я п о зн ает ч ер ез ч ело века как р азум н о го сущ ества. К ак в это й связи н е всп о м н и ть сло ва Б леза П аскаля, ко то р ы й в сво и х «М ы слях » о д н аж д ы п и сал, ч то п о ло ж ен и е ч еловека, н авсегд а п р и вязан н о го и п ри ко ван н о го к сво ей З ем ле, н и ч то ж н о , а сво и м р азум о м о н о хваты вает все п ро стр ан ство В селен н о й . М ы , лю д и , как р азум н ы е сущ ества, о б р еч ен ы н а п о сти ж ен и е всего м и ро зд ан и я, и б о ч ер ез это п о сти ж ен и е м ы п о зн аем себ я — о ткуд а м ы , кто м ы и куд а м ы . И ср ед и эти х вели ки х ум о в в р аскр ы ти и тай н В селен н о й зан и м ает сам о е п о ч етн о е м есто в со вр ем ен н о м м и р е уч ен ы х ф и зи ко в и косм о ло го в С ти вен Х о ки н г, п ер ед ви гаю щ и й ся в и н вали д н о й ко ляске и ли ш ен н ы й б о ж ествен н о го д ара ч ело веч еской р еч и . Ч то ж е о н сд елал д ля то го , ч то б ы стать зн ам ен и ты м ф и зи ко м со вр ем ен н о сти ? • В о -п ер вы х , м н е х о ч ется о тм ети ть его п ри р о ж д ен н ы й талан т м атем ати ка, ф и зи ка и ф и ло со ф ско го м ы ш лен и я: в н ем сч астли во соч етается это тр и ед и н ство вы д аю щ и х ся м атем ати чески х сп о со б н о стей , ф и зи ч еско й и н туи ц и и и ф и ло со ф ской глуб и н ы п о н и м ан и я м и ро устро й ства н аш ей В селен н о й . • В о -втор ы х , если го во р и ть об о сн о вн о й сто ро н е ф и ло соф ско го м ы ш лен и я С ти вен а Х о ки н га, то о н а заклю ч ается в глуб и н н о м си м м етр и ч н ом м и ро п о н и м ан и и м и ро устро й ства В селен н о й . Э во лю ц и я В селен н о й си м м етр и ч н а: р асш и р ен и е см ен яется сж ати ем (Р . П ен ро уз) и , н ао б оро т, сж ати е д о лж н о см ен и ться и , д ей стви тельн о , см ен яется расш и р ен и ем (С ти в ен Х о ки н г). • В -тр етьи х , п ен р о узо вская ч ер н ая д ы р а как тр ан сф орм ац и я р асш и р ен и я в сж ати е есть аси м м етр и я, ко тор ая д о лж н а см ен и ть си м м етр и ю , т. е. сж ати е д о лж н о р асш и р яться, и ли ч ер н ая д ы р а как аси м м етр и я д о лж н а см ен и ться б ело й д ы р о й как
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
261
261
аси м м етр и ей , н о в ц ело м м и р д о лж ен б ы ть си м м етр и ч н ы м : ч ер н ая д ы р а см ен яется б ело й д ы р о й , а б елая — ч ерн о й . И сто р и я б ело й д ы р ы во сх од и т о п ять к А . Э й н ш тей н у, ко тор ы й ввел этот ф ун д ам ен тальн ы й тер м и н в ко см о ло ги ю ч ер н ы х д ы р . П о сле о ко н ч ательн о го ф о рм ули ро ван и я о б щ и х ур авн ен и й О Т О А . Э й н ш тей н п о луч и л о т К ар ла Ш вар ц ш и льд а его р еш ен и е эти х ур авн ен и й О Т О . А . Э й н ш тей н у п о н р ави лась п ервая ч асть ш вар ц ш и льд о вско й и д еи ч ер н о й д ы р ы (п о н яти е ч ер н о й д ы р ы ввел Д ж о н У и лер то лько в 7 0 -е гг.) о то м , ч то ко ллап си рован н ы й «ко м о к» вещ ества м о ж ет вы р ваться и з В селен н о й (п о н яти е ко ллап са ввели в н ауч н ы й о б о ро т в 19 39 г. Р . О п п ен гей м ер и Д ж . В о лков). П о Ш вар ц ш и льд у, это т коллап си р о ван н ы й «ко м о к» (т. е. си н гуляр н ая то ч ка в ч ер н ой д ы р е), вы р вавш и й ся и з н аш ей В селен н о й , д о лж ен б ы л п о ки н уть н аш м и р и п р овали ться в м и р ан ти гр ави тац и и , т. е. ан ти м и р , ко то р ы й ввел в ф и зи ку элем ен тар н ы х ч асти ц П о ль Д и р ак п о сле о ткр ы ти я и м п о зи тр о н а как ан ти ч асти ц ы электро н а. И м ен н о эта втор ая ч асть ш вар ц ш и льд о вско й и д еи о том , ч то ко ллап си р ован н ы й «ко м о к» п о ки д ает н аш у В селен н ую , А . Э й н ш тей н у б ы ла н е п о д уш е, и о н ввел в ко см о ло ги ю ч ер н ы х д ы р п о н яти е б ело й д ы р ы , ко тор ая д о лж н а н ах о д и ться н а о тд ален н ом уч астке, н о все ж е н аш ей В селен н о й : б елая д ы р а, п о м н ен и ю А . Э й н ш тей н а, — д ы р а, ч ер ез ко то р ую вы х од и т ко ллап си ро ван н ы й в ч ер н о й д ы р е «ком о к» м атер и и в н аш ей В селен н о й и н е п о ки д аю щ и й ее. М атер и я в ви д е ко ллап си р ован н о го «ко м ка» н е д о лж н а и сч езать и з н аш ей В селен н о й б есслед н о : о н а д о лж н а со хран яться. С ам о сохр ан ен и е м атер и и — вели ки й п р и н ц и п , ко то рого п р и д ер ж и вался всегд а и во в сем вели ки й м ы сли тель А . Э й н ш тей н . А п о сле н его ф и зи ки вы д ви н ули , в со о тветстви е с эй н ш тей н овско й и д еей о сам о сох р ан ен и и м атер и и , п о н яти я сер о й д ы р ы , ч ер ез ко то р ую д о лж н а во звр ати ться м атер и я б ело й ды ры . И так, м ы и м еем тр и ти п а д ы р : 1) ч ер н ая д ы р а: 2) б елая д ы р а; 3) сер ая д ы р а. В се эти (ч ер н ая, б елая и сер ая) д ы р ы — ф и зи ч ески е р еальн ы е д ы р ы , сф о рм ули ро ван н ы е уч ен ы м и -ф и зи кам и , н ач и н ая с К . Ш вар ц ш и льд а, Р ай сн ер а— Н ор д стр ем а, К ер р а— Н ью м ен а, Р . П ен роуза — С . Х о ки н га, с о д н о й ф и ло со ф ско й ц елью — м ан и ф естац и я ф и ло со ф ско го зако н а сам о сох р ан ен и я м атер и и во В селен н о й : м атер и я сам о сохр ан яется ч ер ез сам оо р ган и зац и ю ее и , н ао б о ро т, сам оор ган и зац и я м атер и и н ево зм о ж н а б ез сам о со хр ан ен и я ее. П о это м у м ы сч и таем , ч то сер ая д ы ра — это д ы р а, ко то р ая устан авли вает и со хр ан яет м еж д у ч ер н о й д ы р о й и б ело й д ы р о й си м м етри ю как ф ун д ам ен тальн ы й п р и н ц и п сам о сох р ан ен и я и сам оор ган и зац и и м атер и и : м атер и я н еи стр еб и м а. О н а и з п еп ла во зго р ается п лам ен ем : ч ер н ая д ы р а, п о кр ы латом у вы р аж ен и ю сам о го С ти вен а Х о ки н га, н е такая уж и ч ер н ая. О н а и б елая, гд е м атер и я и з п еп ла (т. е. си н гуляр н ая точ ка б еско н еч н о сти в ч ер н о й д ы р е) во зго р ается м н о го ц вети ем п лам ен и : в б ело й д ы р е м атер и я сн о ва о ж и вляется и «о д ух о творяется», ч тоб ы сд елать м и р м н о го ц ветн ы м и м н о го кр асо ч н ы м . С лед о вательн о , в ч ер н о й д ы р е все ли ки м атер и и и сч езаю т, а в б ело й д ы р е о н и сн о ва о ж и ваю т и тво рят н о вы е ли ки н о во го м и р а. А ч то п р о и схо д и т с м атер и ей в п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ы х п р ом еж утках м еж д у ч ер н о й и б ело й д ы ро й , котор ы е н азы ваю т серо й д ы р о й , т. е. тун н ели р о ван и ем ? В сам ом об щ ем см ы сле тун н ели р о ван и е (и ли м етр о п о ли тен ) есть н е п р о сто п р ом еж уто к
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
262
262
вхо д а в ч ер н ую д ы р у и вы хо д а ч ер ез б елую д ы р у. В это м тун н еле п р о и схо д и т сам о е сущ ествен н о е п р ео б р азо ван и е м атер и и : в н ем п ро и сх од и т тр ан сф о рм ац и я ч асти ц б ар и о н н о й и «тем н о й м атер и и ». С ер ая д ы р а есть д ы р а п о ро ж д ен и я ч асти ц ам и б ар и о н н о й м атер и и ч асти ц «тем н о й м атер и и » и , н ао б о ро т, ч асти ц ам и «тем н о й м атер и и » ч асти ц б ар и о н н о й м атер и и . О д н и м сло вом , сер ая д ы ра — д ы р а сох р ан ен и я ф ун д ам ен тальн о й си м м етр и и сам о сох р ан ен и я м атер и и п утем тр ан сф о рм ац и и б ар и о н н о й м атер и и в «тем н ую м атер и ю » и «тем н о й м атер и и » в б ар и о н н ую м атер и ю . Ч ер н ая д ы р а — д ы р а п р евращ ен и я б ар и о н н о й м атер и и в «тем н ую м атер и ю », а б елая д ы р а — д ы р а р о ж д ен и я б ари о н н о й м атери и и з «тем н ой м атер и и », то гд а как сер ая д ы р а — д ы ра взаи м н о й тр ан сф о рм ац и и «тем н о й » и б ари о н н о й м атери и . В ч ем ж е и х отли ч и е? 1. Ч ер н ая д ы р а — д ы р а п р евр ащ ен и я б о льш и х ко см и ч ески х о б ъ ектов в м и кр ом и р кван то во й гр ави тац и и как ф и зи ч еско й реальн о сти , а б елая д ы р а, н ао б о ро т, д ы ра р о ж д ен и я кван то вы х б ар и он н ы х м и кро части ц как стр уктур н ы х о сн о в б о льш и х ко см о ло ги ч ески х о б ъ ектов: м и кром и р — сер д ц еви н а косм ом и р а. 2. В ч ер н о й коллап си р ую щ ей и вр ащ аю щ ей ся д ы р е в си н гуляр н о й то ч ке статус тр ех м ер н о сти п р о стр ан ства-врем ен и и счезает, п р евр ащ аясь в н улевую точ ку, а в б ело й , р еко ллап си р ую щ ей и р асш и р яю щ ей ся, д ы р е б еско н еч н ая и скр и влен н о сть п р о стр ан ства-вр ем ен и «разм аты вается», «р аскр учи вается», «р асш и р яется»: о стан овлен н ое в си н гуляр н о й б еско н еч н о сти в ч ер н ой д ы р е, в б ело й д ы р е вр ем я кван туется в сво ей тем п ор альн о сти как кван то ван н о сти , а п ро стр ан ство , свер н утое в н улевую то чку в ч ер н о й д ы р е, р аскр уч и вается и р асш и р яется. 3. С ер ая д ы р а есть п о ср ед ствую щ ая д ы р а м еж д у ч ер н о й и б елой д ы ро й : о н а вы п о лн яет о сн о вн ую ф ун кц и ю п р ео б р азо ван и я ч ер н о й д ы р ы в б елую д ы р у в ф о рм и ро ван и и кр уп н о м асш таб н ы х и кр уп н о зер н и сты х об ъ ектов во В селен н о й . С ер ая д ы р а — д ы р а п р еоб р азо ван и я сод ер ж и м о го в ч ер н о й д ы р е в сод ер ж и м о е в б ело й д ы р е д ля ф о рм и рован и я стр уктур сам оо р ган и зац и и м атер и и в м и кр о -, м елко- и ко см о об ъ екты . Т ако вы ф и лосо ф ски е заслуги С ти вен а Х о ки н га, ко то р ы е такж е н ар яд у с м атем ати ко й и ф и зи ко й , ко то р ы е м ы об ош ли в си лу и х то н ко стей , сд елали его зн ам ен и ты м и вели ки м ф и зи ко м н аш его вр ем ен и , хотя о н ещ е н е уд о сто ен зван и я лаур еата Н о б елевско й п р ем и и . Т ако в ф и ло со ф ски й о б ли к это го м уж ествен н о го и б лаго ро д н о го ч еловека, и сти н н ы й см ы сл ж и зн и котор о го и в ф и ло со ф ско м п ости ж ен и и си м м етр и и м и р а.
§ 3. Г р ав и тац и он н ы й р ади ус к ак гор и зон т собы ти й Р ассм о тр и м б о лее п о д роб н о п р о б лем у гр ави тац и он н о го р ад и уса (гор и зо н т со б ы ти й , р ад и ус Ш вар ц ш и льд а) как главн о го п р и н ц и п а ч ер н о й д ы р ы , п ро во д ящ его то ч н ую д ем аркац и ю м еж д у звезд о й и ч ер н о й д ы ро й : гр ави тац и о н н ы й р ад и ус — это ли н и я, о п р ед еляю щ ая р азли ч и е м еж д у ч ер н о й д ы ро й и звезд о й . Ч ерн ая д ы р а — это н е звезд а, а ее тр уп : в ч ерн о й д ы р е звезд а н авсегд а и сч езает. Ч ерн ая д ы р а ли ш ен а п ам яти о п рош лом сво ем п р ед ке — звезд е: вся и н ф ор м ац и я о своем ко см и ч еско м п р ед ке п о терян а ч ер н о й д ы р о й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
263
263
Р и с. 2.12
П р ави ло Р . П р ай са со стои т в то м , ч то все, ч то п ад ает за го р и зо н т со б ы ти й , и сч езает. О стается то лько м ен ьш е сп и н а: 1 /2 и 0 , 1 , 2 . И ещ е сохр ан яю тся вел и чи н ы м ассы , эн ер ги и , и м п ульса и угло во го м ом ен та. Э то п рави ло Р . П р ай са Д ж о н У и лер н азы вал «ги п о тезо й б ы стро й п о тер и во ло с». А п р о ц есс Р о д ж ер а П ен р о уза заклю ч ается в то м , ч то б р ош ен н о е в эр го сф ер у тело вы й д ет и з н ее с эн ер ги ей К П Д б о лее 3 0 % , то гд а как яд ерн ая эн ер ги я и м еет К П Д ли ш ь 0 ,7 % . И з эр го сф ер ы о д н и п р ед м еты п о п ад аю т за гор и зо н т со б ы ти й , а д р уги е м о гут п о ки н уть эр го сф ер у и и сч езн уть в б еско н еч н о сти В селен н о й : в эр го сф ер е все п о п ад ает во вр ащ ательн о е кр уго во е и ви х р ево е д ви ж ен и е со ско ро стью с. И звестн ы е ам ер и кан ски е автор ы кн и ги , н ам и вы ш еуп ом ян уто й («Г рави тац и я»), — Ч . М и зн ер , К . Г ор н , Д ж . У и лер — о тм еч аю т, ч то узло вы м и м ом ен там и ко ллап си р ую щ ей звезд ы являю тся: 1) н еусто й ч и во сть; 2) н ап р авлен н ы й вн утр ь взр ы в (и м п ло зи я); 3) си н гуляр н о сть. П о п ы таем ся р ассм о тр еть эти ф ун д ам ен тальн ы е узло вы е м ом ен ты ко ллап си р ую щ ей звезд ы б о лее ко н кр етн о . П р еж д е всего м ы д о лж н ы сказать о К арле Ш вар ц ш и льд е — н ем ец ко м уч ен о м ф и зи ке-теор ети ке, ко тор ы й ч ер ез го д п о сле ф о рм ули рован и я А . Э й н ш тей н ом о б щ ей теор и и о тн оси тельн о сти , в 1 916 г., н аш ел р еш ен и е о б щ и х ур авн ен и й д ви ж ен и я си льн о го гр ави тац и о н н о го п о ля А . Э й н ш тей н а: это р еш ен и е уравн ен и й си льн ы х п о лей тяго тен и я стало гео м етр и ей п ро стран ства-вр ем ен и Ш вар ц ш и льд а. З везд а Ш варц ш и льд а — стати ч еская звезд а, н ахо д ящ аяся в со сто ян и и вн е д ви ж ен и я. Т акая звезд а — это б о льш ая и д еали зац и я, н ео б хо д и м ая д ля р аскр ы ти я о б щ и х ф ун д ам ен тальн ы х сво й ств и зако н ом ер н о стей ко ллап си р ую щ ей звезд ы . Н а сам ом ж е д еле р еальн ая звезд а н е м о ж ет б ы ть стати ч еско й , и б о о н а всегд а вр ащ ается во кр уг сво ей со б ствен н о й о си и ц ен тр а м асс в звезд н о й си стем е, а такж е р еальн ая звезд а всегд а н ах о д и тся во вр ем ен и о тн о си тельн о ц ен тр а галакти ки : р еальн ая — вр ащ аю щ аяся звезд а, стати ч еская звезд а Ш вар ц ш и льд а — н ео б хо д и м ая и д еали зац и я д ля б о лее глуб о ко го п о зн ан и я сво й ств и зако н ом ер н о стей ко ллап си рую щ ей звезд ы . К ак о тм еч аю т авто р ы кн и ги «Г р ави тац и я», н а сам ом д еле стати ч еская звезд а Ш вар ц ш и льд а, как ко ллап си р ую щ ая звезд а, является звезд о й д и н ам и ч еско й си стем ы ,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
264
264
и б о , п о н аш ем у м н ен и ю , звезд а ко ллап си р ую щ ая н е м о ж ет б ы ть стати ч еско й : с н ей п р о и сх од ят катастро ф и ч ески е и зм ен ен и я. За сч и тан н ы е д о ли м и н уты и ли секун д ы о гро м н ей ш ая (точ н ее ги ган тская) звезд а с м ассо й 5 , 10, 2 0 и б о лее M⊙ и р азм ер ам и в н еско лько м и лли о н о в км п р евр ащ ается в ч ер н ую д ы р у с р ад и усо м н е б о лее 30 км . П оэто м у ко ллап си р ую щ ая звезд а в п р и н ц и п е н е м о ж ет б ы ть стати ческо й : о н а является д и н ам и ч еско й си стем о й , и зм ен яю щ ей во вр ем ен и сво и ф ун д ам ен тальн ы е п ар ам етр ы , хар актер и зую щ и е сущ ествен н ы е сво й ства м атер и и , п р о стр ан ства и вр ем ен и в ко ллап си р ую щ ей звезд е. Э ти сво й ства м атер и и , п р о стр ан ства и вр ем ен и п о д вер гаю тся катастро ф и ч ески м и зм ен ен и ям . З везд а Ш варц ш и льд а п од вер гается сф ер и ч ески си м м етр и ч н ом у ко ллап су: сф ер и ч ески си м м етр и ч н ы й ко ллап с — втор ая ф ун д ам ен тальн ая и д еали зац и я, н ео б хо д и м ая д ля п о зн ан и я в «ч и сто м ви д е» важ н ей ш и х сво й ств и зако н ом ер н о стей ко ллап си р ую щ ей звезд ы воо б щ е. С тати ч еская звезд а Ш вар ц ш и льд а — аб стр акц и я, ап п р о кси м и р ую щ ая вращ ен и е н ео д н оро д н о сти р асп р ед елен и я вещ ества, а такж е м агн и тн о е п о ле звезд ы . П оэто м у в гео м етр и и Ш вар ц ш и льд а м ы н аб лю д аем уд и ви тельн ую сам о со гласо ван н о сть м еж д у д вум я и д еали зац и ям и — стати ч еско й звезд о й и сф ер и ч ески си м м етр и ч н ы м ко ллап со м : и д еали зи р ован н ая стати ч еская звезд а как сф ер и ч ески си м м етр и ч н ая и о д н оро д н ая и и зо тро п н ая во всех точ ках и н ап равлен и ях м ож ет п о д вер гаться сф ер и ч ески си м м етр и ч н ом у ко ллап су. В этом м ы ви д и м ло ги ческую б езуп р еч н о сть ко н ц еп ц и и ко лл ап са звезд ы Ш вар ц ш и льд а. Е стествен н о зд есь во зн и кает во п ро с: в ч ем п р и ч и н а во зн и кн о вен и я ко ллап са звезд ы ? К ак и звестн о , звезд а п о д вер ж ен а ко ллап су в том случ ае, если ее м ас са п р евосхо д и т M⊙ в 3 и б о лее р аз: такая звезд а в результате ко ллап са п р евр ащ ается в ч ер н ую д ы р у. Е сли м асса звезд ы м ен ьш е M⊙ в 3 раза, то такая звезд а стан о ви тся н ей тр о н н о й звезд о й , а если м асса звезд ы со ставляет 1,4 M⊙ , то такая звезд а п р евращ ается в б елы й кар ли к. П оэтом у в сам о м о б щ ем случ ае все зави си т о т м ассы звезд ы : б ы ть звезд е в ко н ц е сво ей тер м о яд ер н о й эво лю ц и и ч ер н о й д ы р ой , н ей тр о н н о й звезд о й и ли б елы м кар ли ко м . З везд е, ч то б ы стать ч ер н о й д ы ро й , н ей тр о н н о й звезд о й и ли б елы м кар ли ком , н ео б хо д и м о п ер ей ти и з усто й ч и во го р авн овесн о го со сто ян и я в н еусто й ч и во е н ер авн овесн ое со сто ян и е: это — п ер ехо д и з усто й ч и во го р авн о веси я к н еусто й ч и вом у р авн о веси ю . Т о ч ка это го н еусто й ч и во го р авн о веси я — би ф ур к ац и я (bifurcatio — р аздв оен и е): б и ф ур кац и я как си м м етр и ч н ая (н о н ен ад еж н ая) то чка н еусто й ч и во го р авн о веси я является п овор отн ы м п ун кто м сози д ан и я н о во го . П о этом у б и ф ур кац и я (Л . Э й лер , А . П уан кар е, Г . Х акен , И . П р и го ж и н и д р .) — о д н о и з ф ун д ам ен тальн ы х п о н яти й н ели н ей н о й д и н ам и ки , в ч астн о сти си н ер гети ки как теор и и сам оор ган и зац и и м атер и и н а всех ур овн ях стр уктур н о й ор ган и зац и и как ж и во го , так и н еж и во го м и ра во В селен н ой . К о ллап с — катастро ф и ч ески й гр ави тац и о н н ы й р азр уш и тель б и ф ур кац и и как то ч ки н еусто й ч и во сти со стоян и я звезд ы в ко н ц е терм ояд ер н о й эво лю ц и и в е е н ед р ах : эта н еусто й чи во сть — ко н ец терм од и н ам и ч еско й эво лю ц и и , н аступ аю щ и й в р езультате и сч ер п ан и я яд ерн о го горю ч его в яд ер н ом реактор е звезд ы . М ы х о тели зд есь вы д ели ть тр и ф ун д ам ен тальн ы х п о н яти я н ели н ей н о й д и н ам и ки — н еусто й ч и во сть, б и ф ур кац и я и катастро ф а (Р ен е Т о м а), сам о е сер ьезн о е ф и ло со ф ско е о см ы слен и е ко то р ы х стан ови тся н ео б ход и м ы м и все б о лее оч еви д н ы м , и б о с р азви ти ем н ели н ей н о й д и н ам и ки , вклю ч аю щ ей тео р и и х ао са Э . Л ор ен ц а, ф р актальн ую гео м етр и ю Б . М ан д ельб р о та, си н ер гети ку как теор и ю сам оор ган и зац и и (Г . Х акен , И . П р и го ж и н и д р.), м и р п ер ед н ам и п р ед стает в совер ш ен н о и н ом (в о тли ч и е о т
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
265
265
тр ад и ц и о н н о го ) м и р о п о н и м ан и и : р азви ти е п р и ро д ы (как ж и во й , так и н еж и во й , в то м ч и сле и В селен н о й ) п ро и сх од и т, п о д чи н яясь зако н ам н ели н ей н о й д и н ам и ки , в ч астн о сти , н еусто й ч и во сти , б и ф ур кац и и , катастро ф ы и т. д . Н о у звезд ы , м асса которой б о льш е M⊙ в 6 р аз, сущ ествует д р угая во зм о ж н о сть, кр ом е ко ллап си р о ван и я: он а м о ж ет стать сверх н овой , и взр ы в ее н еи зб еж ен , если то лько в сам ом р азгар е терм о яд ер н о й эво лю ц и и , п оро ж д аю щ ей тер м о яд ер н о е эн ер говы д елен и е: эта тер м о яд ер н ая эн ер ги я м о ж ет стать в кач естве уд ар н о й во лн ы и сто ч н и ком и п р и ч и н о й р азо гр еваю щ и х вн еш н ю ю о б о ло ч ку свер х н овой и сб р асы ваю щ и х ее в б еско н еч н о сть п р о стран ства В селен н о й со скоро стью 1 0 00 км /с. Н о в ко н ц е терм о яд ер н о й эво лю ц и и взр ы в сверх н о во й н ево зм о ж ен и з-за о тсутстви я тер м о яд ер н о й эн ер ги и . С лед о вательн о , у звезд ы в ко н ц е тер м о яд ер н о й эво лю ц и и о стается о д н а ед и н ствен н ая р еальн ая возм о ж н о сть: катастро ф и ч ески сж аться и п р евр ати ться в ко ллап си р ую щ ую ч ер н ую д ы р у. Е щ е о д и н о чен ь сущ ествен н ы й м ом ен т, котор ы й н ео б х о д и м о отм ети ть: если ко ллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е н ач ался у звезд ы , то н и како е д авлен и е, каки м б ы о н о н и б ы ло , н е м ож ет во сп р еп ятствовать ко ллап су завер ш и ть сво е «д еян и е» в си н гуляр н ость: ко ллап с н ач и н ает сво е «д еян и е» с катастро ф и ч еско го р азр уш ен и я б и ф ур кац и и как то ч ки н еусто й ч и во сти со стоян и я звезд ы , и заверш аю щ и м аккор д ом является зах ваты ван и е и ун и ч то ж ен и е всех ли к сущ его в си н гуляр н о сть. В это й связи н ам х оч ется ещ е раз н ап о м н и ть вы сказы ван и е зам еч ательн ого уч ен о го астр о ф и зи ка-теор ети ка (со автор а акад ем и ка Б . Я . З ельд ови ч а) И . Д . Н о ви ко ва в п р и м еч ан и и кн и ги Д . Н ар ли кар а «Н еи сто вая В селен н ая»: н и каки е ф и зи ч ески е си лы взаи м о д ей стви й (н ам и звестн ы е и н ам такж е ещ е н е и звестн ы е) н е м о гут во сп р еп ятство вать ко ллап су (сам и сло ва и терм и н в н ауч н ы й о б о ро т ввели в 19 39 г. Р . О п п ен гей м ер и Д ж . В о лко в, в то вр ем я асп и р ан т Р . О п п ен гей м ера). М ы уж е в н аш ей р аб о те п и сали , ч то сущ ествует н еско лько р еш ен и й о б щ и х ур авн ен и й си льн о го п о ля тяго тен и я О Т О А . Э й н ш тей н а: 1) р еш ен и е К . Ш вар ц ш и льд а; 2) р еш ен и е Р ай сн ер а— -Н о р стр ем а в н ач але 2 0 -х гг. Х Х в.; 3) р еш ен и е К ерра— Н ью м ен а в н ач але 6 0 -х гг. Х Х в. И все ж е сам ы м п р и н ц и п и альн ы м и ф ун д ам ен тальн ы м п о н яти ем является гр ави тац и о н н ы й р ад и ус К . Ш вар ц ш и льд а, котор ы й является д ем ар кац и о н н о й ли н и ей , устан авли ваю щ ей ч етко и ясн о д ве об ласти ко ллап си р ую щ ей звезд ы — вн еш н ю ю о б ласть п о вер хн о сти звезд ы и ее вн утр ен н ю ю о б ласть п р о стр ан ства и вр ем ен и : вн еш н ю ю об ласть п ро стр ан ства-вр ем ен и п о верх н о сти звезд ы о п и сы вает гео м етр и я Ш вар ц ш и льд а, а вн утр ен н ю ю об ласть — гео м етри я А . Ф р и д м ан а. П о чем у? П о то м у что ко ллап с Ш вар ц ш и льд а — сф ери ч ески си м м етр и ч н ы й ко ллап с, п р ед п о лагаю щ и й сф ер и ч ески о д н оро д н о е и и зотро п н о е р асп р ед елен и е вещ ества во всех то ч ках и н ап р авлен и ях . П оэто м у возм ож н о «сш и ван и е» гео м етр и и Ш вар ц ш и льд а и геом етри и В селен н о й Ф р и д м ан а как н ач и н ен н о й м атери ей о д н оро д н о во всех то ч ках и и зо тро п н о во всех н ап р авлен и ях . В р езультате сш и ван и я эти х то ж д ествен н ы х геом етр и й об р азуется б о лее глуб о кая и о б о б щ ен н ая гео м етр и я п р о стр ан ства-вр ем ен и : ф и зи ка си м м етр и и о д н ор о д н о сти и и зо тр о п н о сти о п р ед еляет гео м етр и ю и , н ао б оро т, геом етр и я — ф и зи ку. В ч ем ж е ф и зи ч ески й см ы сл гр ави тац и о н н о го р ад и уса (ш вар ц ш и льд о вски й р ад и ус, п о верх н о сть Ш вар ц ш и льд а, го р и зо н т со б ы ти й — все о н и си н о н и м и ч н ы )?
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
266
266
О б ласть вн е гр ави тац и о н н ого р ад и уса — та о б ласть, гд е гр ави тац и он н ы е си лы , п р и ли вн ы е си лы ко н еч н ы , а о б ласть вн утр и гр ави тац и он н о го р ад и уса — о б ласть, гд е гр ави тац и о н н ы е п р и вли вн ы е си лы б еско н еч н ы .
Р и с. 2.13
Ч то б ы н агляд н о и о б р азн о п р ед стави ть себ е, ч то о зн ач ает кон еч н о сть и б еско н еч н о сть гр ави тац и он н ы х п р и ли вн ы х си л ко ллап са, р ассм о тр и м ко см и ч ески й ко р аб ль с о чен ь м о щ н ы м и д ви гателям и и о тваж н ы м ко см о н авто м — вы со ки м п р о ф есси о н ало м , ко тор ы й реш и л и сслед овать о кр естн ость ко ллап си рую щ ей звезд ы и п о это м у сво й ко см и ч ески й ко раб ль н ап р ави л в эр госф ер у (эр го — ра бо т а п о гр еч ески ), гд е его ко р аб ль вр ащ ается с о чен ь б о льш о й ско ро стью , б ли зко й к ско рости света, п о кр уго во й ор б и те: н и каки х экстр ем альн ы х п ер ем ен , связан н ы х с вли ян и ем ко н еч н ы х гр ави тац и о н н ы х п р и ли вн ы х си л ко ллап са, ко см о н авт н е и сп ы ты вает н а себ е, и ко раб ль уп р авляем , х отя ем у стало зн ач и тельн о тр уд н ее и м уп р авлять. О д н ако со врем ен ем ко см он авту все тр уд н ее и н ео б ы ч н ее стан о ви тся д ер ж ать кур с вр ащ ен и я ко р аб ля с о ч ен ь б о льш о й ско ро стью в зад ан н о м н ап р авлен и и п о кр уго во й ор б и те эр го сф еры , и м алей ш ая н ето ч н о сть п р и во д и т к то м у, что кор аб ль м о лн и ен о сн о п ер есекает гр ави тац и о н н ы й р ад и ус (го р и зо н т со б ы ти й ) и п о п ад ает вн утр ь го р и зон та со б ы ти й , гд е д ей ствую т б еско н еч н ы е гр ави тац и он н ы е п р и ли вн ы е си лы ко лл ап са: вн утр и гори зо н та со б ы ти й ко р аб ль м гн о вен н о стан о ви тся аб со лю тн о н еуп р авляем ы м ко см о н авто м . К о см и чески й ко р аб ль вм есте с ко см о н авто м м ом ен тальн о р азд авли вается б еско н ечн ы м и гр ави тац и о н н ы м и си лам и ко ллап са вм есте с о тваж н ы м ко см о н автом . К о р аб ль вм есте с ко см о н авто м зах ваты вается и ун и ч то ж ается б еско н еч н ы м и п р и ли вн ы м и си лам и гр ави тац и о н н о го ко ллап са: н и ч то и н и кто н е м о гут за го р и зо н том со б ы ти й во сп р еп ятство вать эти м си лам гр ави тац и о н н о го ко ллап са, п о том у ч то он и глуб о ко вн утр и гр ави тац и о н н о го р ад и уса б еско н еч н ы . Н е м о гут восп р еп ятство вать р азр уш и тельн о й си ле гр ави тац и о н н ого ко ллап са н и д авлен и е, каки м б ы о н о н и б ы ло , н и си лы взаи м о д ей стви й , н ам и звестн ы е — С В , Э М В , С Л В — и н еи звестн ы е, котор ы е б уд ут
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
267
267
о ткр ы ты н ам и . Р азр уш ен н ы й , р азд авлен н ы й и ун и ч то ж ен н ы й ко см и ч ески й ко р аб ль вм есте с о тваж н ы м ко см он автом -кам и кад зе н еуд ер ж и м о и н ео твр ати м о п ад ает в то ч ку си н гул яр н ости , гд е м ы н е н ай д ем н и м о лекул, н и ато м ов, н и элем ен тарн ы х ч асти ц как о статко в о т ун и ч то ж ен н о го ко см и ч еско го кор аб ля и косм о н авта кам и кад зе. Д аж е ф о то н , летящ и й и уб егаю щ и й ч ерез го р и зо н т со б ы ти й , вн утр и гр ави тац и о н н о го р ад и уса б уд ет зах вач ен п р и ли вн ы м и си лам и б ескон еч н о го ко ллап са и ун и ч то ж ен в си н гуляр н ости : и з-п о д го р и зо н та со б ы ти й н е м о ж ет вы скоч и ть н и о д и н ф о то н , и , след о вательн о , н и ч то н е м о ж ет вы й ти и з-п о д гр ави тац и о н н о го р ад и уса. П оэто м у о тд ален н ы й н аб лю д атель н е м о ж ет ви д еть н и ч ер н ую д ы р у, н и си н гуляр н о сть в н ей . Е сли астр о ф и зи к, н ах од ящ и й ся н а п о вер х н о сти звезд ы вн е го р и зо н та со б ы ти й , б уд ет п о сы лать си гн алы сво ем у ко ллеге-астро н о м у , н ах о д ящ ем уся д алеко н а З ем ле, то это т астр о н о м п олуч и т си гн ал ы астр о ф и зи ка за б еско н еч н о д о лго е вр ем я. Н о если астро ф и зи к, ж ер твуя со б о й , уп ад ет за го р и зо н т со б ы ти й и б уд ет п о сы лать си гн алы сво ем у ко ллеге-астро н о м у и з-п о д го р и зон та со б ы ти й , то си гн алы , п о слан н ы е астр оф и зи ко м и з-п о д гр ави тац и о н н о го р ад и уса, н и ко гд а н е п о луч и т астр он о м : все си гн алы , п о слан н ы е и з-п о д гр ави тац и о н н ого р ад и уса, б уд ут захвач ен ы и ун и ч то ж ен ы в си н гулярн о сти си лам и гр ави тац и о н н о го ко ллап са. Т ако ва суть гр ави тац и о н н о го р ад и уса Ш вар ц ш и льд а как ф ун д ам ен тальн ой ли н и и , п р о вод ящ ей д ем аркац и ю м еж д у д вум я о б ластям и ко ллап си р ую щ ей звезд ы : вн еш н ей о б ластью п о верх н о сти ее, гд е гр ави тац и о н н ы е п р и ли вн ы е си лы ко ллап са ко н еч н ы , и вн утр ен н ей об ластью , гд е ц ар ствую т б еско н еч н ы е гр ави тац и о н н ы е п р и ли вн ы е си лы ко ллап са. Г р ави тац и о н н ы й р ад и ус как ф и зи ч еская д ем ар кац и о н н ая о б ласть связан такж е с н ео б хо д и м о стью р ад и кальн о го п ер есм о тр а тр ад и ц и о н н ы х н аш и х п р ед ставлен и й н е то лько о м атер и и , н о и о п р о стр ан стве-вр ем ен и : н аш и п р ед ставлен и я о п ро стр ан стве и вр ем ен и д о лж н ы б ы ть и зм ен ен ы р ад и кальн ей ш и м о б р азом : во -п ер вы х, вн е гр ави тац и о н н о го р ад и уса о стаю тся н аш и п р ед ставлен и я о п р остр ан стве -вр ем ен и сп р авед ли вы м и , а вн утр и го р и зо н та со б ы ти й п р о стр ан ство и вр ем я м ен яю тся ролям и : п р о стр ан ствен н ая коо рд и н ата стан о ви тся вр ем ен н о й , а вр ем ен н ая — п р о стр ан ствен н о й ; во -втор ы х, глуб о ко вн утр и гр ави тац и о н н о го р ад и уса врем я аб со лю тн о аси м м етр и ч н о : о н о н ео б р ати м о и н еп р еод о ли м о теч ет к си н гуляр н ости , гд е о н о п р евр ащ ается в t = 0 . А п ростр ан ство вн утр и го р и зо н та со б ы ти й п о д д ей стви ем п ри ли вн ы х си л гр ави тац и о н н о го ко ллап са-сж ати я все ум ен ьш ается и , н ако н ец , гео м етр и ч ески е его сво й ства стяги ваю тся и п р евращ аю тся в то ч ку: о б ъ ем стан о ви тся н улевы м , п о вер х н о сть — н улево й , а ли н и я сж и м ается в то ч ку. Т аки м о б р азом , в си н гуляр н о сти как то ч ке б еско н еч н о й п лотн о сти м атери и п р о стр ан ство вр ем я п ревращ ается в н улевую точ ку. Э то о зн ач ает, ч то ко ллап с п о д гор и зо н то м со б ы ти й сглаж и вает все н ео д н оро д н о сти со гласн о п р ави лу П р ай са. М етаф о р и ч ески это о зн ач ает, ч то «ч ер н ая д ы р а — б ез воло с» — зн ам ен и то е и зр ечен и е Д ж . У и лер а. П о ло ж ен и е о том , что в си н гуляр н о сти п р о стр ан ство и вр ем я п р евр ащ аю ся в н улевую то ч ку, н и в ко ем случ ае н е о зн ач ает и н е м о ж ет о зн ач ать, что п ро стр ан ство и вр ем я вооб щ е и сч езаю т как ф и зи ч ески е р еальн ости . Н ет и н ет! И сч езаю т в си н гуляр н о сти н ам зн аком ы е и и звестн ы е п р о стр ан ство и вр ем я, н о о н и м о гут б ы ть и д р уги м и , ещ е н ам н еи звестн ы м и . М ы ещ е н е зн аем , како вы п р о стр ан ство и вр ем я в си н гуляр н о сти , свер н уты е в н улевую то ч ку: н улевая то ч ка — п р ед ел н аш его н езн ан и я. С лед ует зд есь о тм ети ть, что в р еальн ом ф и зи ч еском м и ре н ет то ч ки : о н а есть важ н ая и н ео б х о д и м ая аб стр акц и я, и д еали зи р ую щ ая р еальн о е сущ ее о б ъ екта и ап п р о кси м и рую щ ая его реальн ы е сво й ства с ц елью луч ш его и ад екватн о го и х п о зн ан и я. В ед ь электро н , н ам и во сп р и н и м аем ы й как то ч ка, н е есть то ч ка, а сло ж н ы й и м н о го -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
268
268
гр ан н ы й о б ъ ект, связан н ы й со всем ф и зи ч ески м м и р ом : электро н н ам и лучш е и всесторо н н е п о зн аваем в со п ряж ен и и со сво ей ан ти ч асти ц ей — п о зи тро н ом , а п о зи тро н и электро н в ан н и ги ляц и и д аю т ф о то н ы , котор ы е н ам и м о гут б ы ть, с ц елью ад екватн о го п о зн ан и я, во сп р и н яты как точ ки в ф азо во м п р о стр ан стве. Н о о н и , так ж е как и электро н ы -п ози тро н ы , — р еальн ы е ч асти ц ы как кван ты электр ом агн и тн о го и злуч ен и я, п о этом у вн е это го п о ля о н и р еальн ы м и ч асти ц ам и н е м о гут б ы ть: п р и о п р ед елен н о м ур о вн е вы соки х эн ер ги й ф о то н ы м о гут п о ро д и ть п ар у электро н — п о зи тро н и т. д . Т аки м об р азо м , р еальн ы е ф и зи ч ески е о б ъ екты , с ц елью б о лее глуб о ко го и ад екватн о го п о зн ан и я н ам и п р и н и м аем ы е за то ч ки , н а сам о м д еле н е то ч ки , а ф и зи ч ески е р еальн о сти с б еско н еч н ы м м н о ж еством кван то вы х ч и сел, х ар актер и сти к и т. д . Т о ч н о такая ж е п о зн авательн ая си туац и я сло ж и лась в ко см о ло ги и и астро ф и зи ке с н ео б х од и м о стью о б разо ван и я точ еч н ы х аб стр акц и й , и д еали зи р ую щ и х и ап п р о кси м и рую щ и х б о льш и е ко см и ч ески е о б ъ екты (звезд ы , гал акти ки , ско п лен и я галакти к, свер х ско п лен и я и т. д .): тако е аб стр аги р ован и е, и д еали зац и я и ап п р о кси м ац и я — сущ ествен н ая н ео б х од и м о сть н ауч н о го п о зн ан и я воо б щ е. Ч то ж е касается вы ш ео тм еч ен н о го о б сто ятельства того , ч то в си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах , в р езультате д ей стви я б еско н еч н ы х грави тац и о н н ы х п р и ли вн ы х си л ко ллап са, п ро стр ан ство -врем я такж е п р евращ ается вм есте и о д н овр ем ен н о с м атер и ей в н улевую то ч ку (R = 0, t = 0 ), то эту точ ку н ео б хо д и м о п о н и м ать как аб стр акц и ю , ставящ ую п ред ел н аш ем у зн ан и ю о п р о стр ан стве-вр ем ен и и п ред ел н аш ем у н езн ан и ю о н и х в си н гуляр н о сти . Т ако в ф и ло со ф ски й см ы сл н улево й то чки , н о н и в ко ем случ ае эту н улевую то ч ку н е во сп р и н и м ай те как всяко е и сч езн о вен и е п р о стр ан ства-вр ем ен и вооб щ е: и сч езаю т н ам и звестн ы е сво й ства (м етр и ч ески е, то п о ло ги ч ески е, ки н ем ати ч ески е и т. д .), н о н е воо б щ е п р о стр ан ство -вр ем я. В се б о льш е в ф и зи ке ч асти ц , астро ф и зи ке и ко см о ло ги и п р о б и вается и ко н сти туи руется и д ея о д есяти и зм ер ен и ях п р о стр ан ства-вр ем ен и , и з ко тор ы х в ф и зи ч еско м м и р е В селен н о й р еали зо вали сь н ам и звестн ы е ч еты р е и зм ерен и я — тр и п р о стр ан ствен н ы х и о д н о вр ем ен н о е. Ч то касается о стальн ы х ш ести и зм ер ен и й , то о н и н ахо д ятся, во зм о ж н о , в свер н утом и ко м п акти ф и ц и р о ван н о м ви д е н улево й то ч ки в си н гуляр н о сти воо б щ е (а н е то лько в ч ер н ы х д ы р ах ). О д н и м сло во м , д альн ей ш ее и зуч ен и е и и сслед о ван и е си н гуляр н о сти д о лж н ы (во ч то б ы то н и стало ) п р оясн и ть б о лее ко н кр етн о и о щ ути м о п р об лем у п р о стр ан ства-вр ем ен и в н улево й точ ке си н гуляр н о сти : си н гуляр н о сть — тай н а и загад ка три ад ы м атер и и , п р остр ан ства и вр ем ен и , ко тор ы е д о лж н ы б ы ть р азгад ан ы ф и ло со ф ски и н ауч н о -тео р ети ч ески . Н ам п р ед ставляется, ч то в ч ер н ы х д ы р ах , как н и гд е, уд и ви тельн ая сам о со п р яж ен н о сть ф и зи ки ч асти ц , астро ф и зи ки , ко см о ло ги и и ф и ло со ф и и : и х со верш ен н о н евозм о ж н о в п р и н ц и п и альн о м о тн ош ен и и о тд ели ть д р уг о т д р уга. И все ж е, о тд авая п р еи м ущ ествен н о е д о лж н о е ко см о ло ги и , астро ф и зи ке и ф и зи ке ч асти ц , м о ж н о с увер ен н о стью утвер ж д ать: ч ер н ы е д ы р ы и си н гу ляр н ость — п р об лем а ф и ло со ф ско го тр и ед и н ства м атер и и , п ростр ан ства и вр ем ен и : ко ллап с — катастро ф и ч еско е и зм ен ен и е, р азр уш ен и е и ун и ч то ж ен и е н ам и звестн о го ед и н ства м атер и и , п р о стр ан ства и вр ем ен и , и со зи д ан и е, п р оявлен и е н ам н еи звестн о го тр и ед и н ства м атер и и , п ро стр ан ства и врем ен и в н улево й то ч ке си н гуляр н о сти вооб щ е. Н ам д ан о м н ого е ещ е зн ать, н о м ы ещ е н е все зн аем : зн ан и е — п р и б ли ж ен и е к н езн ан и ю . К ак б ы ли п р авы вели ки е и гер о и ч ески е гр еки , н ач ер тавш и е н а ф р о н то н е д ельф и й ско го со б ор а сем и м уд р ец о в: зн аю , ч то н е зн аю . Н е в это м ли со сто и т суть вели ко го сти м ула и д ви гателя ч еловеч еско й м ы сли , р азум а?!
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
269
269
Ч ер н ая д ы р а — это н е п р о сто н еви д и м ая д ы р а, н е и злуч аю щ ая н и каки х и н ф о рм ац и о н н ы х си гн алов: ф и ло со ф ская суть чер н ы х д ы р заклю ч ается в катастро ф и ч еско м и зм ен ен и и и р азр уш ен и и и в п о след ую щ ем ун и ч то ж ен и и в си н гуляр н о сти всех н ам и звестн ы х ф ун д ам ен тальн ы х сво й ств м атери и , п р о стр ан ства и вр ем ен и . 1. К атастро ф и ч н о сж ати е п оверх н о сти звезд ы в р езультате ко ллап са д о р азм ера гр ави тац и о н н о го р ад и уса (30 км — гор и зо н т со б ы ти й н аш его С о лн ц а). 2. К атастро ф и ч н о п од гор и зон то м со б ы ти й п ад ен и е и ун и ч то ж ен и е всего сущ его (м атер и и , п ростр ан ства и вр ем ен и ) в си н гуляр н о сть (о т ко см и ч еско го кор аб ля с ко см о н авто м н е о стан ется н е то лько м о лекул, ато м о в, п р о то н ов и н ей тр о н о в, н о и , ви д и м о, д аж е квар ко в и глю о н о в, ко торы е, м о ж ет б ы ть, в ви д е квар к -глю о н н о й п лазм ы п ро вали ваю тся в б езд н у ви р туальн о го м ор я д и рако вско го вакуум а). 3. К атастро ф и ч н о сам о сущ ествован и е си н гуляр н о сти , в которо й уси ли ваю тся б еско н еч н ы е гр ави тац и о н н ы е п р и ли вн ы е си лы ко ллап са: си н гуляр н ость р азр ы вает, разр уш ает структур у о кр уж аю щ ей звезд у о б ласти п р о стр ан ства вр ем ен и и стяги вает к себ е. О б р азуется гор лови н а м еж д у этой стяги ваем ой си н гуляр н о стью о б ластью п р о стр ан ства-вр ем ен и и о стальн о й б о льш о й В селен н о й : п о степ ен н о эта го р лови н а стан о ви тся все то н ьш е и то н ьш е, и , н ако н ец , о н а р азр ы вается с о стальн о й В селен н о й и о б р азуется м алая и зо ли р ован н ая стр уктур н ая сам о сто ятельн ая В селен н ая. Т ако вы узловы е м ом ен ты сф ер и ч ески си м м етр и ч н о й ко ллап си р ую щ ей звезд ы Ш вар ц ш и льд а, ко тор ы е отм еч аю тся авто р ам и зам еч ательн о й кн и ги «Г р ави тац и я» — Ч . М и зн еро м , К . Т о р н ом , Д ж . У и лер ом — и ко то р ы е о стаю тся сп р авед ли вы м и д ля р еальн о й ко ллап си р ую щ ей и вр ащ аю щ ей ся звезд ы с н ео д н оро д н ы м и ан и зо троп н ы м р асп р ед елен и ем вещ ества и м агн и тн ы м п о лем . И так, м ы м ож ем вы д ели ть тр и зако н а ко ллап са — катастро ф ы сф ер и ч ески си м м етр и ч н ой звезд ы , м асса ко тор о й б о льш е Μ ⊙ в 3 , 10 , 20 р аз и т. д .: 1) зако н катастр о ф и ч еско го ко ллап са как катастр оф и ч еско го гр ави тац и о н н ого сж ати я п о верх н о сти звезд ы д о гор и зо н та; 2) втор о й зако н — зако н катастро ф и ч еско го п ад ен и я вн утр и го р и зо н та всей тр и ад ы м атер и и , п ростр ан ства и вр ем ен и и ее ун и ч то ж ен и я в си н гуляр н ости как то ч ке б еско н еч н ы х гр ави тац и о н н ы х п р и ли вн ы х си л, б еско н еч н о й п ло тн ости м атер и и и б еско н еч н о го и скр и влен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и , т. е. свер н уто го и ко м п акти ф и ц и р о ван н о го в н улево й то чке; 3) зако н си н гуляр н ости м алой и зо ли ро ван н о й всел ен н ой , о тд елен н ой о т о стальн ой б о льш о й В селен н о й . Т аки м о б р азо м , ко ллап с н ач и н ается с катастр о ф и ч еско го р азр уш ен и я б и ф ур кац и и как то ч ки н еусто й ч и во го со сто ян и я звезд ы в ко н ц е тер м о яд ерн о й эво лю ц и и и закан ч и вается в си н гуляр н о сти как м ало й и зо ли ро ван н о й все лен н о й . С лед о вательн о , си н гуляр н о сть как м алая вселен н ая м о ж ет сущ ество вать и зо ли ро ван н о и о тд ельн о от о стальн о й б о льш о й В селен н о й . Э то о б сто ятельство, н ам п р ед ставляется, и м еет ф ун д ам ен тальн о е ф и ло со ф ско е м и ро п о н и м ан и е: си н гуляр н о сть во о б щ е (а н е то лько звезд н ая) м о ж ет б ы ть н ач ало м р о ж д ен и я н овой В селен н о й в р езультате Б о льш о го взр ы ва и ко н ц о м Б о льш о го кр ах а это й В селен н о й в н о во й си н гул яр н ости . В се эти р ассуж д ен и я и м ею т х ар актер ч и сто ф и ло со ф ско го п р ед п о ло ж ен и я, н е п р етен д ую щ его н а н ауч н ую и сти н н о сть и д о сто вер н о сть. В ед ь со вр ем ен н ая тео р ети -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
270
270
ч еская ф и зи ка в ли ц е ф и зи ки ч асти ц , астро ф и зи ки и косм о ло ги и п р ед ставляет со б о й гр ан д и о зн ы й каскад ги п о тети ч ески х п р ед п о ло ж ен и й , о д н и и з ко тор ы х со вр ем ен ем н и звер гаю тся со сво его п ьед естала в н еб ы ти е, а д р уги е, н ао б ор о т, возвы ш аю тся н а н ауч н ы й о ли м п , стан овясь м ощ н ы м и м п ульсо м и д ви гателем п ро гр есса н ауки . Н ауку д ви гает н е о д н а м атем ати ка, хо тя ее р о ль н е м о ж ет б ы ть н ед оо ц ен ен а: в ее д ви ж ен и и уч аствую т сам ы е р азли ч н ы е ф о рм ы , сп о со б ы и м ето д ы ч ело веческо го р азум а и и н туи ц и и . В ро ж д ен и и н о вы х и д ей , ко н ц еп ц и й и м ы слей уч аствует н е то лько со зн ан и е и н д и ви д уальн о го ч ело века, н о и свер х со зн ан и е ко ллекти вн о го р азум а, и сф ер а б ессо зн ательн о го и п о д со зн ательн о го п р оясн ен и я и п р о светлен и я вн езап н ы х , н ео ж и д ан н ы х и н туи ти вн ы х ф ен о м ен о в — д о гад ок, п р ед ч увстви й , п р ед ы д ей , п р ед м ы слей , являю щ и х ся н ам в н ео ф орм лен н о м и н езр елом со сто ян и и : и сто ч н и ко м вн езап н ы х , н ео ж и д ан н ы х и случ ай н ы х (н о вели ки х) и д ей всегд а б ы ла и н туи ц и я (ф и ло со ф ская, м узы кальн ая, п оэти ческая, эп и стем и ч еская, м атем ати ческая, ф и зи ч еская и т. д .). Ч то о зн ач ает сх ем а «С и н гуляр н о сть в ч ер н ы х д ы р ах » (р и с. 2 .14 )?
Р и с. 2.14. «С и н гул я р н ость в ч ер н ы х ды р ах»
1 . О н а о зн ач ает, ч то ко ллап с в ч ер н ы х д ы р ах н еи зб еж н о и н ео д о ли м о п р и во д и т к си н гуляр н о сти как м ало й и зо ли ро ван н о й вселен н о й , отд елен н о й о т о стальн ой б о льш о й В селен н о й : си н гуляр н о сть м ож ет сущ ество вать как сам о сто ятельн ая вселен н ая н езави си м о о т б ольш о й В селен н о й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
271
271
2. О н а о зн ач ает, ч то глуб о ко п о д гор и зо н том ко ллап с ун и ч то ж ает все сущ ее м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и , т. е. все н ам и звестн ы е акц и д ен ц и и , атр и б уты и суб стан ц и и тр и ад ы м атер и и , п р о стр ан ства и вр ем ен и : ун и ч то ж аю тся н е то лько м о лекулы , атом ы , п ро то н ы и н ей тр о н ы , ко то р ы е р ассы п аю тся н а квар ки и глю о н ы , н о и сам и эти квар ки и глю о н ы , а такж е ф о то н ы , электр о н ы , н ей тр и н о в си н гуляр н о сти . Н о ун и ч тож ен и е эти х ато м о в и элем ен тар н ы х ч асти ц аб со лю тн о н ево зм о ж н о б ез о д н овр ем ен н о го ун и ч то ж ен и я всех н ам и звестн ы х н е то лько акц и д ен тальн ы х сво й ств п ро стр ан ства-врем ен и , н о и и х атр и б ути вн ы х (т. е. гео м етр и ч ески х , м етр и ч ески х , то п о ло ги чески х , ки н ем ати ч ески х ) свой ств: ко ллап с ун и ч то ж ает н е то лько п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ы е стр уктур ы вещ ества (т. е. элем ен тар н ы х ч асти ц , п о лей , и злуч ен и я, п лазм ы ), н о и , как м ы уж е о тм еч али , о кр уж аю щ ую звезд у п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ую о кр естн ую о б ласть. С и н гуляр н о сть р азр ы вает эту п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ую о б ласть о т о стальн ой б о льш о й В селен н о й и стяги вает ее к себ е: в р езультате это го о б р азуется м алая и зо ли ро ван н ая си н гуляр н ая вселен н ая, о тор ван н ая о т о стальн о й б о льш о й В селен н о й и сущ ествую щ ая сам о стоятельн о как н о вая вселен н ая.
Р и с. 2.15
3. С и н гуляр н о сть является всео б щ и м и ун и вер сальн ы м ф ен о м ен о м во В селен н о й как суб стан ц и о н альн ы м сп о соб о м б ы ти я тр и ад ы м атери и , п р о стр ан ства и вр ем ен и : си н гуляр н о сть — сп о соб аб со лю тн о го сам о сох р ан ен и я и н еи сч езаем о сти н и п р и каки х усло ви ях ко ллап са м атер и и , п ростр ан ства и вр ем ен и . О н а сущ ествует и м о ж ет сущ ество вать о торван н о о т б о льш о й В селен н о й как р еальн о й , го то вой стр уктур н о -ор ган и зо ван н ой , н о о н а связан а с ви р туальн ы м ф и зи ч ески м вакуум о м : о н а с н и м взаи м о д ей ствует, ч ер п ая и з б езд н ы ви р туальн о го вакуум а эн ер ги ю и о д н овр ем ен н о о тд авая сво ю эн ер ги ю это й б езд н е ви р туальн о го вакуум а. О тн ош ен и е си н гуляр н о сти и ви р туальн ого вакуум а — о тн ош ен и е м еж д у р еальн ы м и ви р туальн ы м , и х взаи м оп р евращ ен и я р еальн о го в ви р туал ьн о е и ви р туальн о го — в р еальн о е. 4. С и н гуляр н о сть н е м о ж ет б ы ть аб со лю тн о и зо ли ро ван н о й вселен н ой , п о ско льку во В селен н о й н ет п усто ты : п усто та стала ви р туальн ы м ф и зи ч ески м вакуум ом . П оэто м у си н гуляр н о сть п р ед ставляет со б о й «м о сти к», связы ваю щ и й б о льш ую В селен н ую с ви р туальн ы м вакуум н ы м м и р ом : о н является н еи сч ер п аем о й б езд н ой эн ер ги и , сн аб ж аю щ ей ею н аш у В селен н ую . 5. Ч ер н ая д ы р а во В селен н о й н е о д и н о ка: о н а д о лж н а и м еть б елую д ы р у. Ч ер н ая д ы р а и б елая д ы р а п р ед ставляю т со б о й «кр о то вую н о р у», го р ло ви н о й ко тор о й является тун н ель («м етро п оли тен ») со вхо д о м и вы хо д о м : ч ер н ая д ы р а — вх о д , а б елая д ы р а — вы хо д (р и с. 2.15 ).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
272
272
П ро б лем а ч ерн о й д ы р ы все ещ е о стается п р о б лем о й : м н о го е о н ей н ам и звестн о , н о м н о го е ещ е о стается загад ко й , ко то р ую д о лж н ы р азгад ать. П р еж д е всего это п р о б лем а си н гуляр н о сти : р азгад ка си н гуляр н о сти м н о го е н еи звестн о е о ч ерн ы х д ы р ах сд елает и звестн ы м и п р о ясн ен н ы м . Ч ер н ы е д ы ры м о гут б ы ть н е то лько звезд н ы м и : о н и м о гут б ы ть в яд р ах акти вн ы х галакти к как и сто ч н и к свети м о сти квазаро в. М о гут б ы ть п е р во б ы тн ы е м и н и -ч ер н ы е д ы р ы с разм ером п рото н а 10 -13см . М о гут о б разо вы ваться о н и вслед стви е сто лкн о вен и я галакти к и и х п р и тяж ен и я: сер д ц еви н о й во всех ч ерн ы х д ы р ах является си н гуляр н о сть. В се эти ч ер н ы е д ы р ы , каки м и б ы он и н и б ы ли и гд е б ы о н и н и сущ ество вали , д о лж н ы в п р и н ц и п и ал ьн о м о тн ош ен и и п о д ч и н яться узло вы м м о м ен там ко ллап си р ую щ ей звезд ы как ф ун д ам ен тальн ы м зако н ам н ач ала ко ллап са и его заверш ен и я — н еусто й ч и во сти как то чке б и ф ур кац и и , н ап р авлен н о го вн утр ь катастро ф и ч еско го взр ы ва (и м п ло зи я), грави тац и о н н о го р ад и уса как го р и зо н та соб ы ти й и , н акон ец , си н гуляр н о сти : главн ы й ф и ло со ф ски й (и н е то лько ) см ы сл ко ллап са как катастро ф и ч еско го гр ави тац и он н о го сж ати я заклю ч ается в си н гуляр н о сти как то ч ке б еско н еч н о й п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го (свер н уто го, скр уч ен н о го, ко м п акти ф и ц и р ован н о го) п ро стр ан ства-врем ен и .
§4. З ак он ы ф и зи к и ч ер н ы х ды р Ч ер н ы е д ы ры , как м ы уж е о тм ечали , стали ц ен тр альн о й п р об лем о й в и сслед о ван и и р асш и р яю щ ей ся В селен н о й и астр о ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц в 60 70-е гг. п р ош ло го сто лети я: о н и б ы ли вы д ви н уты н а сам ы е п ер ед о вы е п о зи ц и и ко см о ф и зи ч ески х и сслед ован и й В селен н о й п р еж д е всего тем об стоятельство м , что ко ллап си р ую щ ая ч ер н ая д ы р а об лад ала н о вы м и н ео б ы ч н ы м и , сп ец и ф и ч ески м и сво й ствам и . В ф и ло со ф ско м асп екте н ас и н тер есует ч ер н ая д ы р а как д ы р а, п р евращ аю щ ая о гро м н ей ш и й ко см и ч ески й о б ъ ект (звезд а с р ад и усо м в м и лли он ы ки ло м етр ов) за сч и тан н ы е секун д ы (и ли м и н уты ) в то ч ку с п р о тяж ен н о стью 1 0 00 (и ли 1 0) км . В связи с эти м вп о лн е естествен н о во зн и кает во п р о с о гр ави тац и о н н о м ко ллап се как си ле п р и тяж ен и я «тем н о й м атер и и ». К ак и звестн о, п о тен ц и ал п оля тяго тен и я зави си т о т отн о ш ен и я м ассы и р ад и уса — MIR: сущ ествую т д ве возм о ж н о сти об р азо ван и я си льн ы х п о лей тяго тен и я. П ервая во зм о ж н о сть — это возм ож н о сть ум ен ьш ен и я р ад и уса о б ъ екта, о д н ако п р и этом н е всегд а м о ж н о п о луч и ть п о тен ц и ал си льн о го п о ля тяго тен и я. Н а сам ом д еле п р и ум ен ьш ен и и рад и уса тела п р о и схо д и т увели ч ен и е п ло тн о сти м атер и и . Т ак, н ап р и м ер, элем ен тар н ы е ч асти ц ы и м ею т оч ен ь м алы й р ад и ус — о т 1 0 -13 д о 10 -17см . О д н ако в о б ласти элем ен тар н ы х ч асти ц вли ян и е гр ави тац и о н н ы х эф ф ектов п р ен еб р еж и м о м ало — 10-40. П о этом у в ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц п р и и сслед о ван и и ти п ов взаи м о д ей стви й о твлекаю тся от гр ави тац и о н н о го взаи м од ей стви я. Э то о б сто ятельство о б ъ ясн яется тем , что элем ен тар н ы е ч асти ц ы о б лад аю т м алы м зн ач ен и ем вели ч и н ы м асс. Т ак, н ап р и м ер , гр ави тац и о н н ая эн ер ги я п ро то н а ρ равн а 10-39 п о о тн о ш ен и ю к м ассе п р о то н а. С лед о вательн о , м ы м о ж ем о тм ети ть, ч то п р ен еб р еж и м о м ало е вли ян и е эф ф екта п о ля тяго тен и я в о б ласти ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц о б ъ ясн яется тем о б сто ятельство м , ч то и х рад и ус и зн ач ен и е вели ч и н ы и х м асс п р ен еб р еж и м о м алы . И м ен н о п о это м у п р и п о стр о ен и и тео р и и В ели ко го об ъ ед и н ен и я гр ави тац и я всегд а о стается вн е
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
273
273
о б ъ ед и н и тельн о го п ро ц есса. О д н ако грави тац и я как «тем н ая м атер и я» (скр ы та я, н еп о н ятн ая, м ало и звестн ая) н асто лько загад о ч н а и таи н ствен н а, ч то м ы н е м о ж ем со сто п ро ц ен тн ой увер ен н о стью утвер ж д ать, ч то в м и р е м и кро ч асти ц (т. е. о б ласти ф ун д ам ен тальн ы х и элем ен тар н ы х ч асти ц ) воо б щ е, как б ы д алеко вглуб ь кван то во й м атер и и м ы н и п р о н и кали , н и ко гд а н е б уд ет н ео б хо д и м о сти уч ета вли ян и я гр ави тац и о н н о й си лы . Н ао б о ро т, п р и б ли ж ен и е н аш его п о зн ан и я к п лан ко вско м у м асш таб у м ассы mр1 = 1019Г эВ п о казы вает, ч то д ля д альн ей ш его п р од ви ж ен и я п о п ути о б ъ ед и н ен и я ф и зи ч ески х ф ун д ам ен тальн ы х ти п о в взаи м о д ей стви й н аступ ает о б язательн ая н ео б х о д и м ость уч ета си лы гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я как «тем н о й м атер и и »: в п лан ко вском м асш таб е т рl= 1019Г эВ как и сти н н о ф ун д ам ен тальн о м уро вн е м атер и и д ля об ъ ед и н ен и я всех ч еты р ех и звестн ы х ти п о в взаи м о д ей стви й — си льн ы х , слаб ы х, электро м агн и тн ы х и гр ави тац и о н н ы х — н ео б хо д и м учет «тем н о й м атер и и » как си лы гр ави тац и и . Т аки м о б р азо м , загад о ч н о сть и таи н ствен н о сть «тем н о й м атер и и » как гр ави тац и и заклю ч аю тся в ее ан ти н о м и ч н о сти : с о д н ой сто ро н ы , в м и р е м и кр о ч асти ц в си лу то го , ч то и х р ад и ус и зн ач ен и е вели ч и н ы и х м асс п р ен еб р еж и м о м алы — 10-40 , п о этом у м ож н о п р ен еб р еч ь эф ф екто м п о ля тяготен и я, а с д р угой сто ро н ы — н а ф ун д ам ен тальн о м уро вн е м атер и и , т. е. п лан ко вско м м асш таб е mр1 = 1019Г эВ , вы зы вается н асто ятельн ая н ео б х о д и м о сть уч ета эф ф екта «тем н о й м атер и и » как си лы гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я. Э то п ер во е. А второ е сам о со б ой н ап р аш и вается: если п р ед п о ло ж и ть, ч то уч ен ы м и — ф и зи кам и и ко см о ло гам и — о сущ ествлен о п о лн о е теорети ч еско е об ъ ед и н ен и е всех ч еты р ех ти п ов н ам и звестн ы х ф ун д ам ен тальн ы х ф и зи ч ески х взаи м од ей стви й , то каки е и з это го след ую т ф ун д ам ен тальн ы е ф и ло со ф ски е вы во д ы ? В о -п ервы х, п о лн ая си м м етр и я м еж д у всем и ч еты р ьм я ти п ам и взаи м од ей стви й п р и о д н о й ко н стан те связи : все си лы эти х ч еты р ех взаи м о д ей стви й о д и н ако вы , и д ен ти ч н ы , то ж д ествен н ы ; во -втор ы х , в ф и ло со ф ско м р акур се сам о е и н тер есн о е заклю ч ается в о д и н аково сти , то ж д естве «тем н о й м атери и » и б ар и о н н о й м атер и и : грави тац и я как «тем н ая м атер и я» н е только ср авн и м а и со и зм ер и м а с б ар и о н н о й м атер и ей , н о и п р и и х п о л н о й си м м етр и и , т. е. п р и о д н о й ко н стан те связи и х , о н и (т. е. «тем н ая м атер и я» и б ар и о н н ая) взаи м оп ер ехо д и м ы , как квар ки и леп то н ы п р и и х п о лн о й си м м етр и и , т. е. п р и од н о й кон стан те связи н а эн ер ги ях 10 15Г эВ ; в-тр етьи х , п о сле Б о льш о го взр ы ва в п ервы е ж е д о ли секун д ы р о ж д ен и е В селен н о й п р ед ставляет со б о й н еч то ед и н ое и ор ган и ч ески н ер азр ы вн о е ц ело е, которо е р асщ еп ляется и р аскалы вается в ход е д альн ей ш его р асш и р ен и я В селен н о й и п о м ер е ее х оло д ан и я. В -ч етвер ты х , п о лн ая си м м етр и я м еж д у «тем н о й м атер и ей » как гр ави тац и ей и б ар и о н н о й м атер и ей как суб ъ яд ер н о -яд ер н о й м атери ей н еи зб еж н о н ас п р и во д и т к и д ее ф ун д ам ен тальн о й суп ер стр ун н о й м атер и и как сущ н о стн о й о сн о ве р еальн о сти гр ави тац и и как «тем н о й м атер и и » и суб ъ яд ер н о яд ер н о й — как б ар и о н н о й м атер и и : «тем н ая м атер и я» и б ар и о н н ая м атер и я суть п р о д укты р асщ еп лен и я и р аскалы ван и я ф ун д ам ен тальн о й суп ер стр ун н о й ф и зи ч еско й р еальн о сти .
С уп ер гр ав и тац и я И так, п о тен ц и ал п о ля тяго тен и я зави си т о т о тн ош ен и я м ассы и р ад и уса M/R. О д н ако м ы отм ети ли , ч то эта зави си м о сть п о тен ц и ала п о ля тяго тен и я н е всегд а зави си т о т отн о ш ен и я м ассы и р ад и уса M/R: н агляд н ы м п р и м еро м является м и р м и кро -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
274
274
ч асти ц , р ад и ус и вели ч и н а м асс ко тор ы х о ч ен ь м алы , п о этом у каж ется во зм о ж н ы м п р ен еб р еж ен и е эф ф екто м грави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я. К ак уж е н ам и б ы ло о тм еч ен о , н а эн ер ги ях 10 15Г эВ п ри о б ъ ед и н ен и и тр ех ти п ов взаи м о д ей стви й — си льн ы х и электро слаб ы х — естествен н ы м п р ед ставляется п р ен еб р еж ен и е эф ф ектом гр ави тац и о н н ого взаи м о д ей стви я в ф и зи ке элем ен тарн ы х ч асти ц : вли ян и е си лы гр ави тац и о н н о го эф ф екта н а суб ато м н о м и ато м ар н ом уро вн ях п р ен еб р еж и м о м ало — 10-40, п о это м у и гн о р и ро ван и е гр ави тац и о н н о го эф ф екта п р и п о стро ен и и стан д ар тн о й м о д ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц н а эн ер ги ях 10 15Г эВ п р ед ставляется естествен н ы м . О д н ако в д альн ей ш ем п ро д ви ж ен и и вглуб ь ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц н а п лан ко вском м асш таб е т pl = 1 0 Г эВ д ля о сущ ествлен и я си н теза всех ч еты р ех ф ун д ам ен тальн ы х ти п о в взаи м од ей стви й — гр ави тац и о н н ы х, си льн ы х , слаб ы х и электр ом агн и тн ы х — в суп ер гр ави тац и и н ео б хо д и м уч ет гр ави тац и о н н ы х взаи м о д ей стви й : суп ер гр ави тац и я — п о лн ая си м м етр и я м еж д у всем и ч еты р ьм я ти п ам и взаи м о д ей стви й . А ч то о зн ачает п о лн ая си м м етр и я м еж д у всем и ч еты р ьм я ти п ам и взаи м о д ей стви й ? П о лн ая си м м етр и я о зн ач ает: • В о -п ер вы х , все ч еты р е ко н стан ты связи д о лж н ы сли ться в о д н у: си л ы всех ч еты р ех взаи м о д ей стви й о д и н ако вы , то ж д ествен н ы в о д н о й ко н стан те связи . • В о -втор ы х , п о лн ая си м м етр и я м еж д у всем и ч еты р ьм я п о лям и взаи м о д ей стви й в суп ер гр ави тац и и о зн ач ает взаи м о п ерех од и м о сть всех ч асти ц , в том ч и сле м и кро гр ави тац и о н н ы е кван то вы е ч асти ц ы «тем н о й м атер и и »: п о и ск и об н ар уж ен и е р еальн ы х части ц н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и » как гр ави тац и и являю тся важ н ей ш и м и , п ер воо ч еред н ы м и зад ач ам и , сто ящ и м и п ер ед уч ен ы м и сп ец и али стам и — элем ен тар щ и кам и и гр ави тац и о н и стам и . В н асто ящ ее вр ем я п р етен д ен там и н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и » являю тся гр ави то н ы , гр ави ти н о , акси о н ы , м о н о п о ли , тяж елы е п ер во б ы тн ы е н ей тр и н о — ν μ и ν τ и д р ., ко тор ы е ещ е н е о б н ар уж ен ы . • В -тр етьи х , п о ско льку электро слаб ы е взаи м о д ей стви я о б ъ ед и н ен ы с си льн ы м и ц ветн ы м и квар к-глю о н н ы м и взаи м од ей стви ям и , п осто льку м еж д у эти м и трем я ти п ам и взаи м о д ей стви й о сущ ествлен а п о лн ая си м м етр и я п утем сли ян и я тр ех ко н стан т связи в од н у и взаи м о п ер ехо д и м о сти квар ков и леп то н о в. • В -ч етвер ты х , п о ско льку стан д ар тн ая м о д ель ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц о б ъ ед и н и ла все тр и ти п а взаи м о д ей стви й — си льн ы е ц ветн ы е и электро слаб ы е, — п о сто льку д олж н а и д ти р еч ь о си м м етри зац и и гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я с си ло й стан д ар тн о й м од ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц в суп ер гр ави тац и и : суп ер гр ави тац и я — суп ер тео р и я п о лн о й си м м етр и и м еж д у всем и ч еты р ьм я ти п ам и взаи м о д ей стви й с о д н о й ко н стан то й связи и взаи м оп ер ехо д и м о стью всех ч асти ц как н о си телей всех эти х взаи м о д ей стви й . П о лн ая си м м етр и я в суп ер гр ави тац и и о сущ естви м а, если ч асти ц ы , п р етен д ую щ и е н а р о ль «тем н о й м атер и и », б уд ут м асси вн ы м и : м асси вн ы м и д о лж н ы б ы ть как грави тац и о н н ы е ф ерм и о н ы , так и гр ави тац и о н н ы е п р ом еж уточн ы е вектор н ы е ч асти ц ы — б озо н ы . И н ы м и сло вам и , суп ер гр ави тац и я д о лж н а б ы ть вклю ч ен а в суп ер си м м етр и ю как п о лн ую си м м етр и ю б о зо н о в и ф ерм и о н ов: б о зон ы и ф ер м и о н ы д олж н ы б ы ть в суп ер гр ави тац и и взаи м о п ер ехо д и м ы , взаи м о п р евр ащ аем ы и взаи м оо б рати м ы , п р и чем все б о зон ы и все ф ер м и о н ы всех ч еты р ех ти п о в взаи м о д ей стви й , и м ен н о п о -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
275
275
этом у суп ер гр ави тац и я в ф и ло со ф ско м р акур се и н тер есн а тем , ч то о н а д о лж н а р еш и ть п р об лем у б ар и о н н о й м атер и и и «тем н о й м атер и и »: суп ер гр ави тац и я есть ф акти ч ески п о лн ая си м м етр и я «тем н о й м атер и и » и б ар и о н н о й м атер и и , и х взаи м о п ер ех од и м о сти и взаи м о п оро ж д ен и я. И так, о сн овн ая ф и ло со ф ская суть и д еи суп ер гр ави тац и и заклю ч ается в п о лн о й си м м етр и и б ар и о н н о й м атер и и и «тем н о й м атер и и »: гр ави тац и я как «тем н ая м атер и я» и б ар и о н н ая м атер и я взаи м о п ер ехо д и м ы и взаи м о п о ро ж д аем ы . З н ач и т, сущ ествую т д ве во зм о ж н о сти п о луч ен и я си льн о го п о тен ц и ала п о ля тяго тен и я: ли б о п утем ум ен ьш ен и я р азм ер а о б ъ екта — R, ли б о п утем увели ч ен и я м ассы тела — М . И так, си льн ы е п о ля тяго тен и я н е всегд а зави сят о т ум ен ьш ен и я р азм ер а о б ъ екта и ли увели ч ен и я его м ассы . В п ер вом случ ае, т. е. п р и ум ен ьш ен и и р азм ер о в о б ъ ектов (элем ен тар н ы х ч асти ц ), в си лу и х н езн ач и тельн о й вели ч и н ы м асс, эф ф екты гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я в о б ласти ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц п р ен еб р еж и м о м алы . И во второ м случ ае, т. е. п р и увели ч ен и и вели ч и н ы м ассы о б ъ екта, н е всегд а м о гут б ы ть си льн ы е п о ля тяго тен и я, и б о м асси вн ы е тела м о гут и м еть б о льш и е р азм ер ы . И м ен н о п о это м у так важ ен гр ави тац и о н н ы й ко ллап с как п р о ц есс катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я, так как п р и ко ллап се п р о и сх од и т д вуед и н ы й п р о ц есс катастр о ф и ч еско го ум ен ьш ен и я р азм ер а об ъ екта и увели ч ен и я п ло тн о сти вещ ества. П ро б лем а р авн о веси я звезд ы как ее ж и зн ен н ы й ц и кл о ч ен ь и н тер есн а в ф и ло со ф ско м р акур се: р авн о веси е звезд ы — р авен ство б ар и о н н о й и «тем н о й м атер и и ». Р авн о веси е звезд ы — ф акти чески п р оти воб о р ство д вух ви д о в м атер и и — б ар и о н н о й м атер и и как и сто ч н и ка си лы вн утр ен н его со п ро ти влен и я и «тем н о й м атер и и » как си лы гр ави тац и и , ко тор ая сж и м ает звезд у сво и м и со б ствен н ы м тяго тен и ем : равн о веси е звезд ы — д и н ам и ч еско е р авн овеси е д вух ви д о в м атер и и , и х п р о ти во сто ян и е и п р о ти воб ор ство . О д н ако яд ер н ая эн ер ги я как б ар и о н н ая м атер и я н е б езгр ан и ч н а: р ан о и ли п озд н о д о лж н о ко н ч и ться ко ли ч ество яд ер н о й эн ер ги и (т. е. м ассы ), а это о зн ач ает ко н ец б ар и о н н о й м атер и и . С ко н ц о м и сч ер п ан и я б ар и о н н о й м атер и и как яд ер н о й эн ерги и н аступ ает м ом ен тальн о гр ави тац и о н н ы й ко ллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е: звезд а п р евращ ается ли б о в б елы е кар ли ки , ли б о в п ульсар ы — 2-3 M⊙ , а если м асса б ольш е М ⊙ н а 4, 5, 1 0 М ⊙ и т. д ., то такая звезд а п р евр ащ ается в ч ер н ую д ы р у. О д н ако зн ачи м о сть б ар и он н о й м атер и и как яд ер н ого го рю ч его м атер и ала в н ед р ах звезд ы о п р ед еляется н е то лько тем , ч то он а служ и т и сто ч н и ком си лы вн утр ен н его д авлен и я, п ро ти во сто ящ ей гр ави тац и о н н ом у сж ати ю : в н ед р ах звезд ы в яд ер н о м ко тле тер м о яд ер н ы х р еакц и й п р о и схо д и т о б р азо ван и е х и м и ч ески х элем ен то в, в то м ч и сле и тяж елы х , вп ло ть д о ж елеза и т. д . А куд а ж е д еваю тся в п р о ц ессе гр ави тац и о н н ого ко ллап са звезд ы эти о б р азовавш и еся элем ен ты ? У б елы х кар ли ко в о б р азуется вы р о ж д ен н ы й электро н н ы й газ, а у п ульсар ов — вы ро ж д ен н ы й н ей тр о н н ы й газ, а в ко ллап си р ую щ ей ч ерн о й д ы р е все, в то м ч и сле вся б ар и о н н ая м атер и я, п р евращ ается в о д н у ед и н ствен н ую гр ави тац и о н н ую м ассу в си н гуляр н о сти . С лед о вательн о , ч ер н ая д ы р а — д ы р а п р ео б р азо ван и я б ар и о н н о й м атер и и в «тем н ую м атери ю » как гр ави тац и о н н ую м ассу «тем н о й м атер и и ». Э то — во-п ер вы х . А во -втор ы х, ч ер н ая д ы р а есть д ы р а то п о ло ги ч ески х р уч ек
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
276
276
тун н ели р о ван и я м акро гр ави тац и и в м и кр о гр ави тац и ю : си н гуляр н о сть — сф ер а п р ео б р азо ван и я м акро гр ави тац и и в м и кр о гр ави тац и ю , т. е. кван товую гр ави тац и ю , «м и кр отем н ую м атер и ю ». П р и р ассм отр ен и и эво лю ц и и звезд н ас и н тер есует ф и ло со ф ская п ро б лем а со отн ош ен и я б ар и о н н о й м атер и и и «тем н о й м атер и и »: во зм ож н о сти б ар и о н н о й м атер и и , п р оти во д ей ствую щ и е гр ави тац и о н н о м у сж ати ю «тем н ой м атер и и », н е б езгр ан и ч н ы . О н и о гр ан и ч ен ы . М ы уж е о тм ети ли , ч то как то лько ко н ч атся в н ед рах С о лн ц а тер м о яд ер н ы е р еакц и и как п р о ц ессы б ар и о н н о го вн утр ен н его д авлен и я, п р евр ащ ен и е н аш его С о лн ц а в коллап си р ую щ ее тело стан ет д ело м н еско льки х м и н ут (т. е. о ко ло 20 м и н ут). И н ы м и сло вам и , ж и зн ь звезд ы — это р авн о веси е м еж д у вн утр ен н и м д авлен и ем звезд ы , созд ан н ы м б ар и о н н о й м атер и ей , и вн еш н и м гр ави тац и он н ы м сж ати ем , о п р ед еляем ы м си ло й «тем н о й м атер и и »: как то лько си лы б ари о н н о й м атер и и и сч ер п аю т себ я, м ом ен тальн о н аступ ает гр ави тац и о н н ы й ко ллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е. П о этом у возм о ж н о сти б ар и о н н о й м атер и и как яд ер н о -суб ъ яд ер н о й эн ер ги и н е б езгр ан и ч н ы : о н и ко н еч н ы . «Т ем н ая м атер и я» как всеп р о н и каю щ ая си ла гр ави тац и и — си ла, д ей ствую щ ая н а всех уро вн ях стр уктур н ой ор ган и зац и и м атер и и (м и кр о -, м акр о -, ко см о ур овн ях ) и си ла, ко тор ая п р о н и зы вает всяко е явлен и е, о б ъ ект, тело : все сущ ее п ро н и зан о и п р о н и зы вается тяготен и ем , в том ч и сле и п р еж д е всего п р о стр ан ство -вр ем я. Н и ч то во В селен н о й н е сво б о д н о о т «тем н о й м атер и и » как си л ы тяго тен и я, в то м ч и сле и луч света: в н ью то н о во й тео р и и тяго тен и я луч света н е п о д ч и н яется зако н ам тяго тен и я, а в О Т О и луч света п о д чи н яется закон ам си лы тяго тен и я. И м ен н о п о этом у си ла тяго тен и я, п р о н и зы вая всю стр уктуру п р о стр ан ства-вр ем ен и , о п р ед еляет его гео м етр и ю как н ауку о сво й ствах и о тн ош ен и ях м еж д у н и м и , а такж е о тех вели ч и н ах , в ко то р ы х н аход ят сво е ч и слен н о е зн ач ен и е эти сво й ства и о тн о ш ен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и : тяго тен и е как «тем н ая м атер и я» о б уславли вает все вн утр ен н и е сво й ства и о тн о ш ен и я геом етр и и стр уктур ы п р о стр ан ства -вр ем ен и , ее и скр и влен и я: р еальн о е, ф и зи ч еско е п ро стр ан ство -вр ем я всю д у и везд е во В селен н о й и скр и влен о . Н ет п лоско го п р остр ан ства-врем ен и во В селен н о й . О н о везд е и всю д у и скр и влен о , свер н уто, закр уч ен о, ш то п ор и зован о , ко м п акти ф и ц и р о ван о в зави си м о сти от си лы тяготен и я во В селен н о й . О т тяго тен и я как си лы «тем н о й м атер и и » н е м о гут б ы ть сво б о д н ы н и ф и зи ч еская реальн о сть, н и ф и зи ч ески й вакуум , н и ф и зи ч еская ви р туальн о сть: все сущ ее п о кор н о си ле тяго тен и я. П ро б лем а эволю ц и и звезд ы и н тер есн а в ф и ло со ф ско м п лан е: о н а п о казы вает ф и ло со ф и ю б ы ти я м атери и , р ад и кальн о го и зм ен ен и я н аш и х п р ед ставлен и й о б и зм ен ен и ях гео м етр и и структур ы п р о стр ан ства-вр ем ен и в зави си м о сти о т х ар актера д ви ж ущ ей ся м атер и и . Ч то зн ач и т б елы е кар ли ки и п ульсар ы ? Б елы е кар ли ки и п ульсар ы п о казы ваю т, н аско лько си льн а си ла «тем н о й м атер и и »: гр ави тац и о н н ы й ко ллап с как катастро ф и ч еско е п р оявлен и е си лы «тем н о й м атери и » за сч и тан н ы е секун д ы и м и н уты п р евр ащ ает о гр ом н ей ш и е ко см и ч ески е о б ъ екты с р ад и усам и в н еско лько м и лли о н о в ки ло м етро в в об ъ екты с со тн ей и ли д есятко м ки лом етров: р ад и ус б елы х кар ли ко в д о сти гает о ко ло 10 0 00 км , а р ад и ус п ульсар ов — н е б о лее 1 0 км . Ч то это о зн ач ает д ля п ло тн о сти м атер и и ? Г р ави тац и он н ы й ко ллап с о сущ ествляет тр и ф ун кц и и :
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
277
277
1. Ф ун кц и ю катастро ф и ч еского ум ен ьш ен и я и со кр ащ ен и я р азм ер н о сти (р ад и уса, о б ъ ем а и т. д .) ко см и ч еского тела: ко см и ч еско е тело м гн о вен н о п ревр ащ ается в ко м п актн ы й об ъ ект. 2. П о казательн а ф ун кц и я катастро ф и ч еско го сж ати я и п р ессо ван и я п ло тн о сти м атер и и : у б елы х кар ли ков п ло тн о сть п р евосхо д и т в м и лли о н ы р аз п ло тн о сть во д ы , а у п ульсар ов п ло тн о сть м атер и и п р евосхо д и т п л о тн о сть м атер и и в б елы х кар ли ках в м и лли ар д ы р аз. З н ач и т, с катастр оф и ч ески м ум ен ьш ен и ем и со кр ащ ен и ем р азм ер н о сти о б ъ екта п ро и схо д и т катастро ф и ч еское увели ч ен и е п ло тн о сти м атер и и . А это о зн ач ает катастро ф и ч ески й ро ст си лы тяго тен и я: ч ем вы ш е п ло тн о сти гр ави ти р ую щ ей м атер и и , тем вы ш е си ла «тем н о й м атер и и ». 3. Г р ави тац и о н н ы й ко ллап с как катастро ф и ч еско е гр ави тац и он н о е сж ати е ко см и ч еско го о б ъ екта — катастро ф и ч еско е и зм ен ен и е гео м етр и ч ески х сво й ств и о тн ош ен и й стр уктур ы п р о стр ан ства-вр ем ен и : р ад и кальн ей ш ее и зм ен ен и е гео м етр и и стр уктур ы п р о стр ан ства-вр ем ен и связан о и о п р ед еляется катастро ф и ч ески м увели ч ен и ем п ло тн о сти м атер и и . У вели ч ен и е п ло тн о сти м атер и и и и зм ен ен и е гео м етр и и стр уктур ы п р о стр ан ства-вр ем ен и п р и гр ави тац и о н н о м ко ллап се — взаи м о связан н ы е, д вуед и н ы е п р о ц ессы . А теп ер ь р ассм о тр и м все эти п р об лем ы ф и ло со ф и и н а п р и м ер е ч ер н ы х д ы р . К ак м ы уж е отм еч али , кр и ти ч еская м асса (М кр ) ч ер н ы х д ы р со ставляет 4 , 5 , 1 0, 1 00 и т. д . М ⊙ . З н ач и т, в ч ер н ы е д ы р ы п р евр ащ аю тся то лько м асси вн ы е и ли сверх м асси вн ы е звезд ы , м асса ко тор ы х п р ево схо д и т М ⊙ в 1 0 , 100 , 100 0 и д аж е в м и лли о н ы р аз: эти м асси вн ы е и сверх м асси вн ы е звезд ы как ко см и чески е о б ъ екты с р ад и усам и в н еско лько м и лли о н о в ки лом етро в за счи тан н ы е секун д ы и м и н уты в р езультате грави тац и о н н о го ко ллап са п р евр ащ аю тся в ч ер н ы е д ы ры с р ад и усам и в н еско лько ки ло м етро в. Ч ер н ы е д ы р ы н еср авн и м ы с б елы м и кар ли кам и и д аж е с п ульсар ам и : ч ер н ы е д ы р ы в ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и сп ец и ф и ч ески е и сам о д о стато чн ы е о б ъ екты во В селен н о й . В о -п ер вы х , чер н ы е д ы р ы как ко ллап си р ую щ и е есть д ы р ы , в ко тор ы х и сч езает б ар и о н н ая м атер и я (сгор ает вся) и о д н а то лько «тем н ая м атер и я» о сущ ествляет гр ави тац и о н н ы й ко ллап с как катастр оф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е м атери и (м ассы и эн ер ги и ) и и скр и влен н о го п ро стран ства-вр ем ен и : р езультато м гр ави тац и о н н о го ко лл ап са ч ер н о й д ы ры является си н гуляр н о сть как б еско н еч н ая п ло тн о сть м атер и и и и скр и влен н о сть п ро стр ан ства-вр ем ен и . В о -втор ы х , чер н ы е д ы р ы — д ы р ы , в ко то ры х п ро и схо д и т тр ан сф о рм ац и я ко см и ч еско го в м и кр о ко см о с, т. е. м акро ско п и ч еско го в м и кро скоп и ч еско е: ч ерн а я ды ра — д ы р а тр ан сф орм ац и и м акро м и р а в м и кр ом и р, м акр о гр ави тац и и в м и кро гр ави тац и ю . В -тр етьи х , ч ер н ы е д ы р ы — д ы р ы , в ко то р ы х ко н сти туи р уется м и р кван товой гр ави тац и и . И м ен н о п оэто м у во зн и кает н астоятельн ая н ео б хо д и м о сть со зд ан и я теор и и кван то во й гр ави тац и и как си н теза кван то во й ф и зи ки и О Т О : О Т О является класси ч еско й теор и ей , н о н е кван то во й . М ы сч и таем , ч то в ф и ло соф ско м о тн ош ен и и гр ави тац и я как всеп р о н и каю щ ая и ун и вер сальн ая си ла «тем н о й м атер и и » и кван то вая п ри р о д а как всео б щ ая и всекван то ван н ая сущ н о сть всяко й м атер и и аб со лю тн о со вм ести м ы : о н и как взаи м о п ро н и каю щ и е и взаи м оо п р ед еляю щ и е со вм ести м ы . Б ар и о н н ая м атер и я ро ж д ает ч асти ц ы «тем н о й м атер и и » (акси он ы , м о н о п о ли и д р .), а б елая д ы р а С ти вен а Х о ки н га — д ы р а, р о ж д аю щ ая и з «тем н о й м атер и и » ч асти ц ы б ар и о н н ой м атер и и : квар ки и леп то н ы
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
278
278
как ч асти ц ы б ар и о н н о й м атер и и , а гр ави то н ы , грави ти н о и д р . как ч асти ц ы «тем н о й м атер и и » и злуч аю тся и и сп ар яю тся ч ер н о й д ы р о й ч ерез б елую д ы ру. Н о п р еж д е чем р ассм о тр еть п ро ц есс С ти вен а Х о ки н га как п ро ц есс и злуч ен и я ч ер н о й д ы ро й ч асти ц (ф о тон ы , квар ки , леп то н ы , гр ави то н ы , гр ави ти н о и т. д .), н ам кр атко н ео б ход и м о о стан о ви ться н а закон ах ф и зи ки ч ер н ы х д ы р , а затем н а п ро б лем е ан ало ги и ф и зи ки ч ер н ы х д ы р и терм о д и н ам и ки : сущ ествует п о лн ая ан ало ги я, то ж д ество м еж д у зако н ам и ф и зи ки ч ер н ы х д ы р и зако н ам и (т. е. н ач алам и ) тер м о д и н ам и ки . 1. П о ско льку ч ер н ы е д ы р ы состо ят и з б ар и о н н о й м атер и и и «тем н о й м атер и и », п о сто льку о н и п о д ч и н яю тся ф ун д ам ен тальн ы м закон ам со хр ан ен и я п р и р о д ы — эн ер ги и , м ассы , и м п ульса, угло во го м о м ен та и электр и ч еско го заряд а: ч ер н ы е д ы р ы как ко ллап си р ую щ и е и вр ащ аю щ и еся тела п о д ч и н яю тся п р еж д е всего зако н ам со хр ан ен и я эн ер ги и , м ассы , и м п ульса, угло во го м о м ен та и электр и ч еско го заряд а. 2. «В то ро й закон ф и зи ки ч ер н ы х д ы р гласи т, — п и ш ет Д ж . Н ар ли кар в сво ей кн и ге «Н еи сто вая В селен н ая», — ч то н и п р и како м ф и зи ч еско м п ро ц ессе сум м ар н ая п ло щ ад ь п о вер х н о стей участвую щ и х в это м п ро ц ессе ч ер н ы х д ы р н е м о ж ет ум ен ьш аться» (с. 88 ). 3. Т р ети й зако н ф и зи ки ч ерн ы х д ы р — зако н гр ави тац и о н н о й п о вер х н о сти ч ер н ы х д ы р, суть ко торо го со сто и т в р авн о м ер н ом (т. е. о д и н ако во м ) р асп р ед елен и и си лы гр ави тац и о н н о го взаи м о д ей стви я во всех то ч ках п р о стр ан ствен н о й п о верх н о сти го р и зо н та со б ы ти й ч ер н ы х д ы р . З ако н ы ф и зи ки ч ер н ы х д ы р п о р ази тельн о п о хо ж и н а зако н ы терм о д и н ам и ки — н ауки , ко то р ая устан авли вает соо тветстви е м еж д у теп ло во й эн ер ги ей и м ех ан и ч еско й р аб о то й . С о гласн о п ер во м у н ач алу тер м од и н ам и ки , коли ч ество р аб оты , со верш ен н о й теп ло во й м аш и н о й , р авн о п р ео б р азован н о й в н ей теп ло во й эн ерги и . И н ач е говор я, п р ео б р азо ван и е теп ло во й эн ер ги и п о д чи н яется зако н у со хр ан ен и я эн ер ги и . О д н ако теп ло вы е м аш и н ы ясн о п о казали , ч то тако е п р ео б р азо ван и е н ево зм ож н о о сущ естви ть ско ль уго д н о эф ф екти вн о . П р и хо д и тся м и р и ться с б о льш и м и п отер ям и и схо д н о й теп ло во й эн ер ги и — то лько н езн ач и тельн ая ч асть ее п ер ехо д и т в м ех ан и ч ескую р аб о ту. П о этом у в р аб о тах К лаузи уса, К ельви н а, Б о льц м ан а и д р . б ы ло вы д ви н уто втор ое н ач ало тер м о д и н ам и ки , которое н азы вается эн тро п и ей : эн тро п и я служ и т м еро й степ ен и б есп ор яд ка, степ ен и х ао ти ч еско го со стоян и я ф и зи ч еско й си стем ы и ее х аоти зац и и . С уть второ го н ач ала терм о д и н ам и ки заклю ч ается в то м , ч то эн тро п и я и зо ли ро ван н ой ф и зи ч еско й си стем ы н е уб ы вает — в кр ай н ем случ ае о н а м ож ет со хр ан ять свое зн ач ен и е н еи зм ен н ы м . Т аки м о б р азо м , сущ ествует ан ало ги я м еж д у н еи зм ен н о стью со хр ан ен и я п ло щ ад и п о вер х н о сти ч ер н ы х д ы р , д аж е в случ ае и звлеч ен и я и з ч ерн ы х д ы р эн ерги и , и п о сто ян ством сох р ан ен и я эн тр о п и и и зо ли р о ван н о й ф и зи ч еско й си стем ы : со хр ан ен и е п ло щ ад и п оверх н о сти чер н ы х д ы р и п о сто ян ство эн троп и и и зо ли ро ван н ой ф и зи ч еско й си стем ы н е п ро сто ан ало ги чн ы , н о и то ж д ествен н ы . «Т р ети й закон ф и зи ки ч ер н ы х д ы р гласи т, — п и ш ет Д ж . Н ар ли кар, — н и какой ко н еч н о й п ослед о вательн о стью ф и зи ч ески х п ро ц ессо в н ево зм о ж н о о б р ати ть п о верх н о стн ую гр ави тац и ю ч ер н о й д ы р ы в н уль» (с. 9 2).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
279
279
Э то ан ало г тр етьего н ачала терм од и н ам и ки , в ко то ро м утверж д ается, ч то н и како й ко н еч н о й п о след овательн о стью ф и зи ч ески х п р о ц ессо в н ево зм о ж н о д о сти ч ь аб со лю тн о го н уля тем п ер атур . З н ач и т, в ф и зи ке ч ер н ы х д ы р и м еется ан ало г тем п ер атур ы в терм о д и н ам и ке: эти м ан ало гом тем п ер атур ы является п о верх н о стн ая гр ави тац и я — вели ч и н а, п о казы ваю щ ая, н аско лько вели ко ускор ен и е п р об н ы х ч асти ц п о н ап р авлен и ю к ч ер н о й д ы р е. П ом и м о эн тро п и и в тер м о д и н ам и ке и м еется важ н о е зн ач ен и е ещ е о д н о й ф и зи ч еско й вели ч и н ы , а и м ен н о тем п ератур а: тем п ератур а служ и т ко ли ч ествен н ой (м акр о ско п и ческо й ) м еро й степ ен и н агр ето сти тела. Т ело го р яч ее, ко гд а ато м ы и м о лекулы , и з ко тор ы х о н о со сто и т, н ахо д ятся в со сто ян и и б ы строго х ао ти ч еско го д ви ж ен и я: ч ем б ы стр ее это д ви ж ен и е, тем гор яч ее тело . С теп ен ь н агр ето сти и и зм еряется тем п ер атур о й . Т аки м о б р азом , в ф и зи ке ч ер н ы х д ы р сущ ествует вели ч и н а — п о вер х н о стн ая гр ави тац и я, — являю щ аяся ан ало го м тем п ер атуры в о б ы ч н ой тер м о д и н ам и ке, ко то р ая и м еет о д н о и то ж е зн ач ен и е п о всем у го р и зо н ту со б ы ти й акси альн о си м м етр и ч н ой стац и о н арн о й ч ер н о й д ы р ы (акси альн ая — си м м етр и чн ая о тн о си тельн о о си вр ащ ен и я, а стац и о н ар н ая — н е и зм ен яю щ аяся во вр ем ен и ). И так, ан ало ги я м еж д у ф и зи ко й ч ер н ы х д ы р и тер м о д и н ам и кой стан о ви тся о ч еви д н о й : п ло тн о сть п о вер х н о сти гори зо н та ч ер н ы х д ы р и гр ает р о ль эн тр о п и и , п о верх н о стн ая гр ави тац и я — ро ль тем п ер атур ы , а р аб о та, со вер ш аем ая п р и и зм ен ен и и угло во го м о м ен та и ли электр и ч еско го зар яд а ч ер н о й д ы р ы К ерра — Н ью м ен а, ан ало ги ч н а р аб о те, со верш аем о й при и зм ен ен и и о б ъ ем а тер м о д и н ам и ч еско й си стем ы . А н ало ги я м еж д у ф и зи ко й ч ер н ы х д ы р и терм од и н ам и ко й и м еет б олее глуб о ки й см ы сл: п о сущ еству в ф и ло со ф ском асп екте вы д аю щ аяся заслуга С ти вен а Х о ки н га заклю ч ается в то ч н о м коли ч ествен н о м р еш ен и и п ро б лем ы это й ан ало ги и м еж д у ф и зи ко й ч ер н ы х д ы р и терм о д и н ам и ко й . «Ч ер н ы е д ы ры н е м о гут и н е сп о со б н ы и злуч ать», — тако в б ы л вер д и кт. А С ти вен Х о ки н г во п р еки этом у вер д и кту п о р ази тельн ы м о б р азом п р и ш ел к о б р атн о м у утвер ж д ен и ю : «Ч ер н ы е ды ры п о д об н о аб со лю тн о ч ер н ом у телу» . Э п и стем о ло ги ч ески й клю ч леж и т и м ен н о в р еш ен и и во п ро са о то м , «и злучаю т ч ер н ы е д ы ры и ли н ет?». Э то н е п р о сто р и тор и ч ески й воп р о с, а глуб о ко ф и ло со ф ски й : ф акти ч ески это т клю ч — см ен а ф ун д ам ен тальн ы х н ауч н ы х п ар ад и гм — п ер ех од о т класси ч еско й О Т О к кван то во й и н тер п р етац и и ан ало ги и м еж д у ф и зи ко й ч ерн ы х д ы р и тер м о д и н ам и ко й : п ло щ ад ь п о верх н ости ч ер н ы х д ы р — вели ч и н а, в како й -то м ер е о п р ед еляю щ ая м ер у х ао ти ч н о сти (о н а и гр ает в ф и зи ке ч ер н ы х д ы р ро ль эн тр о п и и ), а п о вер х н о стн ая гр ави тац и я — вели ч и н а, о п р ед еляю щ ая м ер у «н агр ето сти » ч ер н о й д ы р ы (он а и гр ает в ф и зи ке ч ер н ы х д ы р р о ль тем п ер атур ы ). Т ер м о д и н ам и ка н ас уч и т, ч то н агрето е тело и злуч ает, если о н о н ах о д и тся в б о лее хо ло д н о й ср ед е. И з сам о го о п р ед елен и я ч ер н о й д ы р ы след ует о тр и ц ательн ы й о твет: «Ч ерн ая д ы р а н е м о ж ет и злуч ать». А в 1 97 4 г. С ти вен Х о ки н г д о казал о б р атн о е: «Ч ер н ая д ы р а и злуч ает п о д о б н о аб солю тн о чер н о м у телу». И злуч ен и е ч ер н о й д ы ро й н ельзя о б ъ ясн и ть и п о н ять с то чки зр ен и я класси ч еско й ф и зи ки , в то м ч и сле О Т О . Н ео б хо д и м п ер ех од к кван то во й ф и зи ке, то ч н ее, кван то во й гр ави тац и и . В это м со сто и т вели ч ай ш ая заслуга С ти вен а Х о ки н га. О н со верш и л р ево лю ц и о н н ы й п р о ры в в и зуч ен и и ф и зи ки ч ер н ы х д ы р : «ч ер н ы е д ы р ы н е таки е уж ч ер н ы е». О н и и злуч аю т как н агр ето е аб со лю тн о ч ер н о е тело : весь ф и ло со ф ски й см ы сл это го п о ло ж ен и я С . Х о ки н га со сто и т в о ткр ы ти и б ело й д ы р ы .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
280
280
§ 5. В н утр ен н ее п одоби е зак он ов ф и зи к и ч ер н ы х ды р и тер м оди н ам и к и Х Х в. х ар актер и зуется со зд ан и ем тр ех вели ки х теори й — сп ец и альн о й тео р и и о тн о си тельн ости , о б щ ей тео р и и о тн о си тельн о сти и кван то во й м ех ан и ки . С п о м ощ ью эти х зам еч ательн ы х теор и й м ы о п и сы ваем ф акти ч ески всю ф и зи ч ескую р еальн о с ть: эти тр и вели ки е тео р и и д аю т н ам всю сум м у н аш и х зн ан и й о ф и зи ч еско м м и р е. К ван то вая м ех ан и ка, б лагод ар я ген и ю П о ля Д и р ака, со сты ко валась со сп ец и альн о й теор и ей о тн оси тельн о сти : р еляти ви стская кван то вая ф и зи ка д ает н ам п р ед ставлен и е о м и р е м и кро ч асти ц , д ви ж ущ и х ся со ско ро стям и , п р и б ли ж аю щ и м и ся к ско ро сти света. А о б щ ая теор и я отн о си тельн о сти — ед и н ствен н ая теор и я, о п и сы ваю щ ая всю В селен н ую в ц ело м , ее стро ен и е в кр уп н о зер н и сты х о б р азован и ях, стр уктур у и ее эво лю ц и ю . О д н ако о б щ ая тео р и я о тн оси тельн о сти б ы ла, п о сло вам С ти вен а Х о ки н га, в заго н е п о ч ти п ятьд есят лет, и к н ей и н тер ес ф и зи кам и б ы л п ро явлен в р езультате н ако п лен и я астро ф и зи ч ески х и ко см оло ги ч ески х н ео б ы ч н ы х явлен и й . К эти м н ео б ы ч н ы м н аб лю д аем ы м ф актам ко см оло ги и и астр оф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц о тн о сятся п р еж д е всего тр и о ткр ы ти я 60 -х гг. Х Х в.: 1. К вазар ы , свети м о сть ко торы х б ы ла яр ч е, ч ем свети м ость ц ело й гал акти ки . К ако в и сто ч н и к свети м о сти квазаро в? — во п ро с, ко тор ы й во лн овал ф и зи ко в и ко см о ло го в. 2. Н еоб ы ч н ы м и б ы ли п ульсар ы , ко то р ы е б ы ли о ткр ы ты в 6 0-е гг. Х Х в.: п ло тн о сть м атер и и в эти х н ей тро н н ы х звезд ах п р евы ш ала в м и лли ар д ы раз п ло тн о сть вещ ества в б елы х кар ли ках . 3. Н ако н ец , сам ы м и загад о ч н ы м и и таи н ствен н ы м и ф ен о м ен ам и о ставали сь и д о си х п о р о стаю тся н ер азгад ан н ы е ч ер н ы е д ы ры . Д ля н агляд н ого п р ед ставлен и я, в ч ем суть ч ер н ы х д ы р , во зьм ем звезд у с м ассо й в д есять р аз б о льш е м ассы со лн еч н о й (М ⊙ =1030кг). Т акая звезд а б уд ет и м еть р ад и ус в п ять р аз б о льш е р ад и уса С о лн ц а (р ад и ус С о лн ц а р авен 7 00 ты с. км ). С лед о вательн о , звезд а с м ассо й в д есять р аз б о льш е М ⊙ б уд ет и м еть р ад и ус, р авн ы й тр ем с п о лови н о й м и лли о н ам ки ло м етро в. Ч то б ы с п о вер х н ости тако й звезд ы вы стр елен н ы й и з п уш ки сн ар яд п о ки н ул ее, н ео б хо д и м о р азви ть ско ро сть в 1 0 00 км /с. А если в р езультате гр ави тац и о н н о го ко ллап са звезд а с м ассо й в д есять р аз б о льш е м ассы со лн еч н о й и р ад и усо м в 3 ,5 м лн км со ж м ется д о 30 км , то д ля уд ален и я с ее п о верх н о сти вы стр елен н о го сн аряд а ем у н ео б хо д и м о р азви ть скор ость, р авн ую ско рости света. П оско льку н и ч то н е м о ж ет разви ть скор о сть б о льш ую , ч ем ско ро сть света, то н и ч то (в то м ч и сле и свет) н е м ож ет п о ки н уть ч ер н ую д ы ру: о ч ер н о й д ы р е н е м о ж ем и м еть н и како й и н ф о рм ац и и н и о ч ем . П оэто м у ко ллап си р о ван н ая звезд а н азы вается ч ер н о й д ы р о й : и з ч ер н ы х д ы р н и ч то н е м ож ет вы й ти и н е м о ж ет п о ки н уть и х . «В р езультате п о л уч ается ч ерн ая д ы р а, — п и ш ет С ти вен Х оки н г в сво ей раб о те «Ч ер н ы е д ы р ы и м о ло д ы е В селен н ы е» (С ан кт-П етерб ур г, 200 1. С . 11 5), — о б ласть п ро стр ан ства-вр ем ен и , о ткуд а н и ч то н е м о ж ет улететь в б еско н ечн о сть. Г р ан и ц а ч ер н о й д ы р ы н азы вается го р и зо н то м со б ы ти й . О н со ответствует ф р о н ту тех свето вы х во лн о т звезд ы , кото р ы м н е уд ало сь улететь в б еско н еч н о сть, н о ко тор ы е и н е уп али о б р атн о , а п ар ят в р ад и усе Ш вар ц ш и льд а: 2Q•M/c, гд е Q — н ью тон о ва гр ави тац и о н н ая ко н стан та, Μ — м асса звезд ы , а с — ско ро сть света. Д ля звезд ы п р и м ер н о в д есять м асс С о лн ц а р ад и ус Ш вар ц ш и льд а со ставляет 30 км ».
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
281
281
М ы уж е о тм ети ли , ч то ф и зи ка ч ер н ы х д ы р и терм о д и н ам и ка в каком -то о п р ед елен н о м см ы сле сх о д н ы , п оэтом у ф и зи ку ч ер н ы х д ы р м о ж н о р ассм атр и вать как ч асть терм о д и н ам и ки : ф и зи ка ч ер н ы х д ы р в о п ред елен н о м асп екте вхо д и т в тер м о д и н ам и ку как ее со ставн ая ч асть. В сам о м д еле, р ассм атр и вая ф и зи ку ч ер н ы х д ы р , м ы о тм ети ли тр и закон а ф и зи ки ч ерн ы х д ы р : 1. Ф и зи ка ч ер н ы х д ы р п о д чи н яется всем ф ун д ам ен тальн ы м зако н ам со хр ан ен и я — эн ер ги и , и м п ульса, м о м ен та и м п ульса и электр и ч еско го зар яд а. 2. З ако н п лощ ад и п о верх н ости го р и зо н та со б ы ти й , суть ко то ро го со сто и т в то м , ч то п ло щ ад ь п о вер х н о сти гор и зо н та со б ы ти й н е ум ен ьш ается: если в ч ер н ую д ы ру вхо д и т д о п олн и тельн ая м атер и я (н езави си м о, то ли вещ ество, то ли ан ти вещ ество), то п ло щ ад ь п о верх н о сти го р и зо н та со б ы ти й то лько увели ч и вается. О н а н е ум ен ьш ается д аж е в то м случае, если сто лкн утся д ве ч ер н ы е д ы р ы . С ум м ар н ая п ло щ ад ь п о верхн о сти гор и зо н та со б ы ти й эти х д вух ч ер н ы х д ы р всегд а б уд ет б о льш е п ло щ ад ей д вух п ер во н ач альн ы х . З н ач и т, ф и зи ч еская суть второ го зако н а ф и зи ки ч ер н ы х д ы р со сто и т в то м , ч то п ло щ ад ь п о вер х н ости го р и зо н та со б ы ти й всегд а во зр астает. П оэто м у втор о й зако н ф и зи ки ч ер н ы х д ы р н ам н ап о м и н ает зн ам ен и ты й вто ро й зако н тер м о д и н ам и ки , т. е. зако н эн тр о п и и , суть ко то ро го со сто и т в п о сто ян н о м во зр астан и и эн тро п и и и зо ли ро ван н о й си стем ы . З н ач и т, сх о д ство зако н о в п ло щ ад и п о верх н о сти гор и зо н та соб ы ти й и эн тро п и и со сто и т в том , ч то о н и всегд а во зр астаю т. С п р аш и вается, в ч ем ж е суть этого во зр астан и я? Р ассм о тр и м б о лее ко н кр етн о и д етальн о п р о б лем у во зр астан и я п лощ ад и ч ер н ы х д ы р . С н ач ала м ы р ассм о три м , ч то тако е го р и зо н т со б ы ти й в ч ер н ой д ы р е, а затем п р о б лем у п лощ ад и п о вер х н о сти гор и зо н та со б ы ти й . М ы уж е о тм ети ли , ч то гори зо н т со б ы ти й ч ер н ы х д ы р — о б ласть тех свето вы х во лн , котор ы м н е уд ало сь вы р ваться и з ч ер н о й д ы р ы и улететь в б еско н еч н о сть. Д ля п р и м ер а во зьм ем звезд у с м ассо й в 10 раз б о льш е М ⊙ . К ак и звестн о , р ад и ус С олн ц а со ставляет 700 ты с. км , а рад и ус звезд ы с м ассо й в 10 р аз б о льш е М ⊙ в 5 р аз б о льш е р ад и уса н аш его С о лн ц а, и след о вательн о , о н р авен 3 м лн 5 00 ты с. км . Ч тоб ы и з тако й звезд ы вы р ваться свету, ско ро сть это го света д о лж н а р авн яться 1 000 км /с. В р езультате грави тац и о н н о го ко ллап са п ро и схо д и т катастро ф и ч еско е сж ати е р азм ер а звезд ы д о 30 км за сч и тан н ы е м и н уты : гр ави тац и о н н ы й ко ллап с — катастр о ф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е, в р езультате ко то ро го звезд а с р азм ером в 3,5 м лн км п р евращ ается п р акти ч ески в то ч ку с п о п ер еч н и ко м 30 км . С лед о вательн о , гр ави тац и о н н ы й ко ллап с — катастр о ф и ч еско е сж ати е звезд ы , в результате ко то ро го звезд а п р евр ащ ается в ч ер н ую д ы р у: ч ерн ая д ы р а — это н е звезд а. Ч ер н ая д ы р а есть д ы р а с р азм ер ом 30 км ч уд о ви щ н о ги ган тско й п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и . В о -п ер вы х , в ч ер н о й д ы р е д р угая м атер и я, кач ествен н о отли ч н ая о т м атер и и звезд ы : ко ллап си р о ван и е звезд ы в ч ерн ую д ы р у — это н е п р о сто ч уд о ви щ н о ги ган тско е уп ло тн ен и е м атер и и , ее сп р ессо ван и е. К о ллап с — п р ео б р азо ван и е од н о й м атер и и в д р угую : о н есть п р о ц есс п р ео б р азо ван и я ко см и ч еско й м атер и и в м и кро ко см и ческую м атер и ю . В о -втор ы х , грави тац и о н н ы й ко ллап с — катастро ф и ч еско е сж ати е п р о стр ан ствавр ем ен и звезд ы и п р евр ащ ен и е его в и скри влен н о е п ростр ан ство -вр ем я ч ер н о й д ы р ы : п р о стр ан ство -вр ем я ч ер н ой д ы р ы п р и н ц и п и альн о о тли ч ается от п ро стр ан ства вр ем ен и звезд ы . П ро стр ан ство -вр ем я звезд ы — н еко ллап си р о ван н о е, а п ро стр ан ство вр ем я ч ер н о й д ы р ы — коллап си р о ван н о е, т. е. п о д вер гн уто е катастро ф и ч еско м у гр ави тац и о н н о м у сж ати ю . П оэто м у п ро стр ан ство -вр ем я в ч ер н о й д ы р е б еско н еч н о и с-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
282
282
кр и влен о : он о о б р азует свер н уто е, закр уч ен н о е, сам о зам кн уто е ко льц о м и кро ско п и ч еско й п р и род ы : ко ллап с — катастр о ф и ч еско е п р ео б р азо ван и е м акро ско п и ч еско го п ро стр ан ства-вр ем ен и звезд ы в м и кр о ко см и ч еско е п ро стр ан ство вр ем я ч ер н о й д ы р ы . В -тр етьи х , м и кр о ско п и ч еско е п ро стр ан ство -вр ем я ч ер н о й д ы ры и н о вая м и кро м атер и я в н ей служ ат и сто ч н и ком ч уд о ви щ н о -ги ган тско й си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я в ч ер н о й д ы р е и н а ее го р и зо н те соб ы ти й : эта си ла гр ави тац и и н а го р и зо н те уд ер ж и вает д аж е свет и н е д ает во зм о ж н о сти вы рваться и з ч ер н о й д ы р ы свету, ско ро сть ко тор о го есть п р ед ельн ая. Т аки м о б р азо м , и з ч ер н о й д ы р ы вслед стви е то го , ч то м и кро ско п и ч еское п р о стр ан ство -вр ем я ч ер н ой д ы р ы и м и кро ско п и ч еская н о вая м атер и я в н ей п о ро ж д аю т и служ ат и сто ч н и ко м ч уд о ви щ н о -ги ган тско й си лы тяго тен и я, д аж е свет н е м о ж ет вы р ваться и з о ко в си лы п р и тяж ен и я ч ер н ой д ы р ы : если свет н е м о ж ет вы р ваться и з ч ер н о й д ы ры , то уж е н и ч то н е м о ж ет вы р ваться и з ч ер н о й д ы р ы . П оэто м у -то ч ер н ая д ы р а н азы вается ч ер н о й д ы р о й , п о том у ч то вн еш н и й н аб лю д атель н е м о ж ет и м еть н и како й и н ф о рм ац и и о ч ер н о й д ы р е, и б о и н д и каторо м и н ф о рм ац и и является свет: д ля д алеко го вн еш н его н аб лю д ателя вся и н ф ор м ац и я п о терян а. Э то — о д н а стор он а п р об лем ы . Н о есть вто рая сторо н а п р об лем ы то ж д ества п лощ ад и п о верх н о сти го р и зо н та со б ы ти й и эн тро п и и : в ч ем ж е со сто и т это то ж д ество (и ли сх од ство ) д вух закон о в ф и зи ки ч ер н ы х д ы р и терм од и н ам и ки ? М ы уж е п и сали вы ш е, ч то ко ллап си р ован и е звезд ы в ч ер н ую д ы р у — катастро ф и ч еско е п р еоб р азо ван и е звезд ы в чер н ую д ы р у: ч ер н ая д ы р а — это н е звезд а, а н о вая м атер и я и со верш ен н о н о во е п р о стр ан ство -вр ем я и м ен н о ч ерн о й д ы р ы , аб со лю тн о о тли ч н ы е о т м атер и и и п р о стр ан ства-врем ен и звезд ы , и з ко то рой п о яви лась ч ерн ая д ы р а в р езультате ко ллап са. П оэто м у м ы сч и таем , что в ф и ло со ф ском п о н и м ан и и ко ллап с н ельзя п р ед ставлять п ро сто м ехан и ч ески м п р о ц ессо м сж ати я и ли ж е авто м ати ч ески м п р о ц ессо м п рео б р азован и я звезд ы в ч ер н ую д ы р у. С ам п р о ц есс ко ллап си р о ван и я звезд ы в ч ер н ую д ы р у, д ей стви тельн о , м гн овен н ы й , б ы стротеч н ы й , ко тор ы й п р о д о лж ается н еско лько секун д и ли м и н ут (так, н ап р и м ер , ко ллап с С о лн ц а п р о д о лж ался б ы н е б о лее 2 0 м и н .). О д н ако и з б ы стро теч н о сти ко ллап са н ельзя д елать вы во д о том , ч то ко ллап си р ован и е — п ро ц есс м ех ан и ч еско го сж ати я и л и автом ати ч еско го сп р ессо ван и я м атер и и и ее п р о стр ан ства-вр ем ен и . Н а сам о м д еле гр ави тац и о н н ы й ко ллап с — сло ж н ы й п р о ц есс р азруш ен и я звезд ы как ц ело стн о й и о р ган и зован н о й си стем ы и п р ео б р азо ван и я ее со става м атер и и , строен и я и стр уктур ы и со зи д ан и я со вер ш ен н о н о во й м атер и и , ее со ставн ы х ч асти ц , и х стр о ен и я и стр уктур н о й ор ган и зац и и в н о во й п ро стран ствен н о -вр ем ен н о й о р ган и зац и и . И так, ко ллап с как катастр оф а, д лящ аяся д о ли секун д ы и ли м и н уты , со сто и т и з тр ех стад и й : • 1 стад и я ко ллап са — стад и я катастр о ф и ческо го р азр уш ен и я си стем ы ; • 2 стад и я ко ллап са — стад и я п р ео б р азо ван и я старо й м атер и и си стем ы и ее п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н о й стр уктур ы ; • 3 стад и я — стад и я сози д ан и я и ко н стр уи ро ван и я н о во й м атер и и и н о во го п р о стр ан ства-вр ем ен и и м ен н о ч ер н о й д ы р ы . И так, ко ллап си р о ван и е звезд ы как ц ело стн о й си стем ы в ч ер н ую д ы р у усло вн о м о ж н о р азд ели ть н а тр и стад и и :
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
283
283
1) стад и я р азр уш ен и я и и сч езн о вен и я тр ехм ер н о сти п р остр ан ства и связан н ы х с н ею сво й ств, т. е. п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ого р азм ер а звезд ы и и сч езн о вен и я сам ой звезд ы как тако во й ; 2) стад и я со зи д ан и я н о во го м н о гом ер н о го м и кро п р о стран ства, сво й ства ко торо го свер н уты , закр уч ен ы , ком п акти ф и ц и р ован ы в си н гуляр н о сти в ц ен тр е ч ер н ой ды ры ; 3) стад и я си н гу ляр н о сти как то ч ки б ескон еч н о сти п лотн о сти м и кр огр ави тац и и и и скр и влен н о го п ро стр ан ства-вр ем ен и . П о чем у м ы о б это м п и ш ем ? Ч то б ы б о лее ко н кр етн о и д етальн о п р о ан али зи ровать и м ен н о глуб и н н ую вн утр ен н ю ю связь м еж д у д вум я зако н ам и ф и зи ки ч ер н ы х д ы р и тер м о д и н ам и ки , т. е. м еж д у зако н ом во зрастан и я п лощ ад и п о верх н о сти го р и зо н та соб ы ти й ч ер н о й д ы р ы и втор ы м зако н о м терм о д и н ам и ки как эн тро п и и . В п р о ц ессе ко ллап си р ован и я звезд ы в ч ер н ую д ы р у ф ун д ам ен тальн ую зн ач и м о сть и м еет х ао с, кото р ы й и гр ает н е то лько д естр укти вн ую , д езор ган и зую щ ую р о ль, н о и ф ун д ам ен тальн о й важ н о сти ко н стр укти вн ую , со зи д ательн ую ф ун кц и ю , п р и ч ем н а всех вы ш ео тм еч ен н ы х тр ех стад и ях ко ллап си р о ван и я звезд ы в ч ерн ую д ы р у. В ч ем со стои т это вн утр ен н ее то ж д ество м еж д у п ло щ ад ью п о верх н о сти го р и зо н та со б ы ти й ч ер н ы х д ы р и эн тро п и ей как вто р ы м зако н ом терм о д и н ам и ки ? В о -п ер вы х , как м ы то лько ч то отм ети ли , и п ло щ ад ь п о верх н о сти го р и зо н та со б ы ти й ч ерн ы х д ы р, и эн тро п и я суть ф и зи ч ески е вели ч и н ы , ко то р ы е о б лад аю т ф ун д ам ен тальн ы м сво й ство м во зр астан и я; во -втор ы х , в ко ллап си р ую щ ей ч ерн о й д ы р е за гор и зо н том и вн утр и го р и зо н та со б ы ти й п ро и сх од и т п р о ц есс сглаж и ван и я н ео д н оро д н о стей , т. е. п о д д ей стви ем гр ави тац и о н н ого ко ллап са вн утр и го р и зон та со б ы ти й все ли ки (сво й ства и кач ества, ф о рм ы и стр уктур а) м атер и и сглаж и ваю тся, т. е. ли кви д и р ую тся, и в р езультате это го и сч езает м н о гоо б рази е м атер и и и о б р азуется о д н о ро д н о сть м атер и и : все п р евр ащ ается вн утр и го р и зо н та со б ы ти й в н еч то го м о ген н о е, н ер азли чи м о е, од н ор од н о е. Э то т во п ро с о сглаж и ван и и н ео д н о ро д н о стей вн утри го р и зо н та со б ы ти й — сло ж н ая и н еод н о зн ач н ая п р об лем а: В м и ро во й ли тер атур е п о п р об лем е ч ер н ы х д ы р сущ ествую т р азли чн ы е м н ен и я п о во п ро су о п р и ор и тете о ткр ы ти я и устан о влен и я п р ави ла о сглаж и ван и и н ео д н оро д н о стей вн утр и гор и зо н та соб ы ти й . З ап ад н ы е и сслед о ватели сч и таю т, что автор ство п р ави ла о сглаж и ван и и н ео д н ор од н о стей п ри н ад леж и т П рай су, и н азы ваю т д ан н о е п р ави ло п р ави лом П р ай са. С о ветски е уч ен ы е (И . Д . Н ови ко в и д р.) сч и таю т, ч то п ро б лем а сглаж и ван и я н ео д н оро д н о стей б ы ла вп ер вы е р еш ен а со ветски м и ф и зи кам и А . Д . Д оро ш кеви чем , Я . Б . З ельд о ви ч ем , И . И . Н о ви ковы м ещ е в 1 965 г. С ущ ествует тр етья то ч ка зр ен и я — это то ч ка зр ен и я С ти вен а Х о ки н га. О н сч и тает автор ом ко н ц еп ц и и сглаж и ван и я н ео д н оро д н о стей Я ко б а Б ек ен ш тей н а, ко то р ы й б уд уч и студ ен то м п о след н его кур са П р и сто н ско го ун и вер си тета сф о рм ули ро вал п р ави ло о сглаж и ван и и н ео д н оро д н о стей . И ко гд а Я ко б Б екен ш тей н (студ ен т и з И зр аи ля) о б р ати лся к сво ем у н ауч н о м у р уко вод и телю — зн ам ен и том у гр ави тац и о н и сту Д ж о н у У и л ер у — со сво и м откр ы ти ем о сглаж и ван и и н ео д н оро д н о стей за го р и зон то м со б ы ти й , то Д . У и лер п ро и зн ес сво ю зн ам ен и тую ф р азу: «Ч ер н ы е д ы р ы б ез во ло с». О ч ем эта зн ам ен и тая ф р аза Д . У и лер а го во р и т? О н а го вор и т о то м , ч то в р езультате сглаж и ван и я н ео д н оро д н о стей за го р и зон то м со б ы ти й в ч ер н о й д ы р е и сч езает
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
284
284
вся и н ф ор м ац и я о со ставе вещ ества, стр оен и и и стр уктур е м атер и и звезд ы . В это м и со сто и т суть ф и ло со ф ско го см ы сла зн ам ен и то й ф р азы Д . У и лер а «Ч ер н ы е д ы р ы б ез во лос». З н ачи т, д ело заклю ч ается н е то лько в то м , ч то в си лу катастро ф и ч еско го сж ати я п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го п ро стр ан ства-вр ем ен и и з ч ер н о й д ы р ы н е м о ж ет вы р ваться свет и з о ко в си лы тяго тен и я, п оэто м у д алеки й вн еш н и й н аб лю д атель н е м о ж ет п олуч и ть и н ф о р м ац и ю о ч ер н о й д ы р е, н о и в том , что , д ей стви тельн о , в «ч ер н о й д ы р е б ез воло с» и сч езает вся и н ф ор м ац и я о звезд е, ее м атер и и , сво й ствах и кач естве, ф о рм е, стро ен и и и стр уктур е. А ч то о стается? О стается и н ф о рм ац и я, п о Б екен ш тей н у, о тр ех п ар ам етр ах ч ер н о й д ы р ы — м ассе и , след о вательн о , эн ер ги и , и м п ульсе и электр и ч еском заряд е. П о чем у в ч ерн о й д ы р е о стаю тся то лько эти тр и п ар ам етр а, а все о стальн о е и сч езает, и м ы н и ко гд а н е п о луч и м и н ф о рм ац и ю о б о всем это м и сч езн увш ем о стальн ом в р езультате сглаж и ван и я н ео д н оро д н о стей ? В о -п ер вы х , чер н ая д ы р а — об ъ ект гр ави тац и и , п о это м у о н а о б лад ает м ассо й и , след о вательн о , эн ер ги ей и и м п ульсо м как скор о стью , а во -втор ы х , ч ер н ая д ы р а — о б ъ ект электр ом агн и тн ы х взаи м о д ей стви й , п о этом у о н а о б лад ает электр и ч ески м зар яд ом . В сп о м н и м : у Ш вар ц ш и льд а ч ер н ая д ы р а — стати ческая, о б лад аю щ ая од н и м сво й ством — м ассо й , и п о это м у о н а си м м етр и ч н ая; ч ер н ая д ы р а Р ай сн ера— Н ор стр ем а об лад ала д вум я сво й ствам и — м ассо й и электр и ч ески м зар яд ом ; в м од ели К ер р а— Н ью м ен а ч ер н ая д ы р а о б лад ает тр ем я сво й ствам и — м ассой , электр и ч ески м зар яд ом и ещ е угло вы м м о м ен то м , п о то м у что в м од ели К ер р а— Н ью м ен а ч ерн ая д ы р а — ко ллап си р ую щ ая и вр ащ аю щ аяся. А теп ер ь п о см о тр и м , что и з себ я п р ед ставляет эн тр о п и я как зако н тер м о д и н ам и ки ? Э н тр о п и я — м ер а б есп о ряд ка, х ао са; м ер а д езор ган и зац и и , д естр уктур и ро ван и я ор ган и зо ван н ы х и сам о ор ган и зо ван н ы х си стем . Э н тр о п и я — м ер а х ао са и х аоти зац и и сто х асти ч ески х п р о ц ессо в; эн тро п и я — м ер а увели ч ен и я в о кр уж аю щ ем н ас м и р е б есп о ряд ка, н ео п р ед елен н о сти , х ао са и , след овательн о , н ео д н оро д н о сти и гетеро н ом н о сти . (П о ка м ы н е касаем ся п ро б лем ы ко н стр укти вн о й р о ли эн тро п и и в п о н и м ан и и И . П р и го ж и н а.) Ч то тако е о д н о ро д н о сть и х ао с? Э то ж е и есть п о тер я и н ф о рм ац и и . А п о тер я и н ф о рм ац и и — п о тер я разли ч и я, м н о гоц вети я и м н о го кр асо ч н о сти ли к м атер и и , т. е. сглаж и ван и е н ео д н оро д н о стей . Т аки м о б р азом , м еж д у вто р ы м зако н ом ф и зи ки ч ер н ы х д ы р и эн тр о п и ей как вто р ы м зако н ом терм о д и н ам и ки сущ ествует н е то лько вн еш н ее сход ство, н о и в и звестн ом см ы сле п о лн о е вн утр ен н ее п о д о б и е как ко н кр етн о е тож д ество. А ко н кр етн ое то ж д ество , как м ы отм еч али , — си м м етр и я как зако н и н вар и ан тн о сти . П оэто м у зад ач а ф и ло со ф ско й эп и стем о ло ги и , как и н ауч н о й , со сто и т в то м , ч то б ы в р азли ч н о м устан ови ть ед и н ство, то ж д ество . Н а сам о м д еле, н а п ер вы й взгляд , ч ер н ы е д ы р ы и тер м о д и н ам и ка — аб со лю тн о н еср авн и м ы е и н есо п о стави м ы е ф ен о м ен ы , н ахо д ящ и еся в р азн ы х м и р ах — м и р гр ави тац и и и м и р м акро тер м о д и н ам и ки . О д н ако в эти х м и рах , в и х глуб и н н ы х о сн ован и ях р азли ч н ы е ф ен о м ен ы и м ею т од и н ако вую и н вар и ан тн ую стр уктур у как зако н си м м етр и и ко н кр етн о го то ж д ества: ф ен о м ен — это разли ч и е, а н о ум ен — ко н кр етн о е то ж д ество . Н е то лько м еж д у п ло щ ад ью п о вер х н о сти ч ер н ы х д ы р и эн тр о п и ей как втор ы м н ач ало м терм о д и н ам и ки и м еет п о лн о е вн утр ен н ее то ж д ество , н о и м еж д у п о верх н о стн ой гр ави тац и ей как м ер о й си лы гр ави тац и о н н о го п оля н а го р и зон те со б ы ти й и тем п ер атуро й как м ер о й н агр етости (р аскален н о сти ) тела в тер м о д и н ам и ке.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
285
285
Б ар д и н , К ар тер и Х оки н г н аш ли тр ети й зако н ч ер н ы х д ы р, касаю щ и й ся и зм ен ен и я м ассы ч ер н о й д ы р ы и п ло щ ад и го р и зо н та со б ы ти й . Зд есь ко эф ф и ц и ен то м п р о п о р ц и о н альн о сти является вели ч и н а, н азы ваем ая п о вер х н о стн о й гр ави тац и ей , ко то р ая является м еро й си лы гр ави тац и он н о го п о ля н а го р и зо н те соб ы ти й . Е сли д о п усти ть, ч то п лощ ад ь го р и зон та со б ы ти й ан ало ги ч н а эн тро п и и , то п о верх н о стн ая гр ави тац и я о каж ется ан ало ги ч н о й тем п ер атур е: схо д ство уси ли вает ся тем ф актом , ч то п оверх н остн ая гр ави тац и я о казы вается о д и н ако во й во всех точ ках го р и зо н та соб ы ти й , так ж е как п р и теп ло вом б алан се тем п ер атур а о д и н ако ва п о всем у телу. «Ч ер н ая д ы ра н е и м еет во ло с» — п о ло ж ен и е Д . У и лер а. И з тео р ем ы об о тсутстви и во лос вы текает, ч то п р и гр ави тац и о н н ом ко ллап се тер яется б о льш о й о б ъ ем и н ф о рм ац и и , т. е. тео р ем а о сглаж и ван и и н ео д н оро д н о стей . В р езультате гр ави тац и о н н о го ко ллап са п о луч ается ч ер н ая д ы р а. О н а б ы стро устан авли вается в стац и о н ар н о е со сто ян и е, х арактер и зуем о е всего тр ем я п ар ам етр ам и : м ассо й , м о м ен то м и м п ульса и электр и ч ески м заряд о м , о н о н е зави си т, и з како й м атер и и (и ли ан ти м атер и и ) п рои зо ш ло . О ч еви д н ы м и зъ ян о м в п р ед п о ло ж ен и и Б екен ш тей н а б ы ло то о б сто ятельство , что если ч ер н ая д ы р а и м еет ко н еч н ую эн тр о п и ю , п ро п ор ц и о н альн ую п ло щ ад и ее го р и зо н та со б ы ти й , о н а д о лж н а и м еть и ко н еч н ую тем п ер атур у, п роп о р ц и о н альн ую ее п о верх н о стн о й гр ави тац и и . И з это го м ож н о сд елать вы вод , ч то чер н ая д ы р а н ах од и тся в равн о веси и с теп ло вы м и злуч ен и ем п р и н еко то ро й н ен улево й тем п ер атур е. О д н ако со гласн о класси ч еско й ко н ц еп ц и и тако е р авн о веси е н ево зм ож н о , п о ско льку ч ер н ая д ы р а п о гло ти ла б ы лю б о е п о п авш ее н а н ее теп ло во е и злуч ен и е, н о п о о п р ед елен и ю н е см о гла б ы вы д ели ть н и ч его взам ен . Э то т п ар ад окс о ставался н ер еш ен н ы м д о 19 74 г., ко гд а С ти ве н Х о ки н г и сслед о вал, как б уд ет вести себ я м атери я вб ли зи ч ер н о й д ы р ы со гласн о кван то во й м ех ан и ке. К сво ем у вели ко м у уд и влен и ю , С ти вен Х оки н г о б н ар уж и л, ч то ч ер н ая д ы р а п о стоян н о и злуч ает ч асти ц ы : это б ы ло ош елом ляю щ и м эф ф ектом С ти вен а Х о ки н га. О ко н ч ательн о его уб ед и ло в р еальн о сти и сп ускан и я ч асти ц то , ч то вы летаю щ и е ч асти ц ы в то чн о сти и м ели теп ло во й сп ектр : ч ер н ая д ы ра со зд ает и вы д еляет ч асти ц ы как о б ы ч н о е го р ячее тело с тем п ератур о й , п р о п о р ц и о н альн о й п о верх н о стн о й гр ави тац и и и о б р атн о п ро п о р ц и о н альн о й м ассе. Ч ер н ая д ы р а и злуч ает ч асти ц ы с теп ло вы м сп ектро м , как гор яч ее тело, как аб со лю тн о чер н о е тело . М асса и р азм ер ч ер н о й д ы р ы , и злуч аю щ ей ч асти ц ы с теп ло вы м сп ектро м , ум ен ьш ается, и тем сам ы м легч е вы ско ч и ть ч асти ц ам и з ч ер н о й д ы р ы , п о ки н уть ее и улететь в б ескон еч н о сть. И злуч ен и е ч ер н о й д ы ро й ч асти ц п р о и сх од и т со взр ы вом : п ер во б ы тн ая ч ер н ая д ы р а с рад и усо м п ро то н а 1 0 -13см и м еет п ло тн о сть м атер и и в м и лли ар д то н н . В зр ы в тако й чер н о й д ы р ы р авен ш ести стам ты сяч ам м егаватт, т. е. ш ести стам м и лли о н о в во д о ро д н ы х б о м б . В д альн ей ш ем м ы уви д и м , ч то и злуч ен и е ч ер н ой д ы р о й ч асти ц и м еет ф ун д ам ен тальн о е ф и ло со ф ско е зн ач ен и е, и б о и злуч ен и е («и сп ар ен и е») ч асти ц связан о, во -п ер вы х , с ум ен ьш ен и ем в ч ер н ы х д ы р ах вещ ества, его м ассы , и тем сам ы м о б легчает «и сп ар ен и е» ч асти ц ч ерн ы м и д ы р ам и , а во -вто р ы х , ч ер н ая д ы р а н е является и н е м о ж ет б ы ть сам о зам кн утой : п о сущ еству, «и сп ар ен и е» ч асти ц ч ер н о й д ы ро й — б елая д ы р а. П оэто м у в ф и ло соф ско м р акур се вели кая заслуга С . Х о ки н га заклю ч ается в сер ьезн о й п оп ы тке п р ео д олен и я то го глуб о ко го кр и зи са в со вр ем ен н о й теор ети ч еской ф и зи ке, о котор ом говор и л Д ж о н У и лер ещ е в 7 0 -е гг. Х Х в.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
286
286
§ 6. Э ф ф ек т Х ок и н га П о ка н ам и звестн ы след ую щ и е ф и н альн ы е стад и и эволю ц и и звезд ы : 1) б елы е кар ли ки , п ло тн о сть вещ ества котор ы х со ставляет 1 00 0 то н н в о д н ом куб и ч еско м сан ти м етр е, с разм ером 1 0 км ; 2) н ей тр о н н ы е звезд ы , с р ад и усо м 10 км , т. е. в ты сяч у р аз м ен ьш е разм ер а б елы х кар ли ко в; н о зато п лотн о сть н ей тр о н н о го вещ ества, н ах од ящ его ся в ж и д ко й сф ер е в ц ен тр е н ей тр о н н о й звезд ы , в м и лли ар д р аз б о льш е п ло тн о сти б елы х кар ли ко в. Н ей тро н н ая звезд а — о б ласть ф и зи ч еско й р еальн о сти , п о сти гн у тая н ам и с п о м о щ ью н аб лю д ен и я и теор ети ч ески х п р ед ставлен и й со вр ем ен н о й астро ф и зи ки , ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и ко см о логи и . Н ей тро н н ая звезд а, таки м об р азом , — ф и зи ч еская реальн о сть, о ко то ро й м ы и м еем р азум н ое п р ед ставлен и е: о н а является н аб лю д аем о й в эксп ер и м ен те ф и зи ч еско й р еальн о стью и тео р ети ч ески н ам и о б ъ ясн и м о й , п о н и м аем о й вещ ью . Ч то касается ч ер н ы х д ы р , то б о льш и н ство сп ец и али сто в п о астро ф и зи ке, ко см о ло ги и и ф и зи ке ч асти ц уб еж д ен ы в ф и зи ч еско й р еальн о сти и х сущ ествован и я. В се н аб лю д аем ы е д ан н ы е ко свен н о п о д твер ж д аю т и х сущ ество ван и е, н о о н еп о ср ед ствен н о м и х н аб лю д ен и и п о ка н е м о ж ет и д ти р еч и : о н и сущ ествую т, н о п о ка о н и н еп о ср ед ствен н о н е н аб лю д аем ы в си лу и х м ало го р азм ер а. П о это м у сп ец и али сты -уч ен ы е п и ш ут о кан д и д атах в ч ер н ы е д ы ры . И все ж е, сп р аш и вается, п о ч ем у у н ау ч н о й (н е то лько ) о б щ ествен н о сти о н и вы зы ваю т тако й п о вы ш ен н ы й и н теллектуальн ы й и н тер ес? Н ам п р ед ставляется, это т всео б щ и й д ух овн ы й (н е то лько и н теллектуальн ы й ) и н тер ес вы зы вается сли ш ко м р ад и кальн о й н ео б ы ч н о стью и н ео ж и д ан н о стью п оявлен и я н а н еб о сво д е н аш ей В селен н о й ч ер н ы х д ы р как ф ен о м ен о в, сущ ество ван и е котор ы х аб со лю тн о н есо вм ести м о н е то лько с н аш и м п ри вы ч н ы м , о б ы д ен н ы м п ред ставлен и ем о ф ен о м ен ах в н аш ем об и таем ом м и ро зд ан и и , н о и х сущ ество ван и е н есо вм ести м о с и д еям и , закон ам и , п р и н ц и п ам и со вр ем ен н о й астр оф и зи ки , ко см о ло ги и и ф и зи ки ч асти ц : п р и р од а н асто лько глуб о ка и н ео б ы ч н а, ч то н аш ум н е сп о со б ен п р ед угад ать ее сущ н о сть. С ч и таю т, ч то все соверш ен н о е, п р екрасн о е, гар м о н и ч н о е, все кр аси во е в н аш ем м и ро зд ан и и — н ео б ы ч н о и н ео ж и д ан н о : ч ер н ы е д ы р ы такж е н ео б ы ч н ы и н ео ж и д ан н ы . О н и п ар ад о ксальн ы (doxa — м н ен и е, а para — сверх , п о -гр еч ески ). Ч ер н ы е д ы р ы п ро ти вор еч ат как м н ен и ю , так и эп и стем е как н ауч н о м у р азу м н о м у зн ан и ю . А в ф и ло со ф ско м асп екте ч ер н ы е д ы р ы лом аю т все н аш и тр ад и ц и о н н ы е ф и ло со ф ски е п р ед ставлен и я о м и р озд ан и и — тр и ед и н стве м атер и и , п ро стр ан ства и вр ем ен и в то чке си н гуляр н ости . Е сли го во р и ть о ф и ло со ф и и В селен н о й , то ч ер н ы е д ы р ы п р ед ставляю т со б о й о севую и стер ж н евую п р об лем у ее: о н и тр еб ую т о т н ас со вер ш ен н о и н ы х п р ед ставлен и й о м атер и и , п ро стр ан стве и вр ем ен и , о б и х тр и ед и н стве в си н гуляр н о сти как то ч ке б еско н еч н о й п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и , гд е п р о стр ан ство R = 0 и вр ем я t = 0. П оэто м у д ля п р ави льн о го п о н и м ан и я и ф и ло со ф ско го р еш ен и я п р о б лем ы си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах н ео б хо д и м о , во -п ер вы х , п р и зн ан и е м н о гом ер н ости п р о стр ан ства (и сч езает тр ехм ер н о сть п р о стр ан ства, н о о н о как м н о гом ер н о е о стается), а во -вто р ы х , п р и зн ан и е м н о ж есвен н о сти м ульти -вселен н ы х в М егаВ селен н о й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
287
287
И все ж е н ам х о ч ется о со б о п о д ч ер кн уть, ч то и зуч ен и е и и сслед о ван и е ч ер н ы х д ы р п о казы вает, н аско лько б ы ли п р авы и п р о зо р ли вы А . Э й н ш тей н , К . Ш вар ц ш и льд и Р и м ан как осн о во п о ло ж н и к н еевкли д ово й геом етр и и и зам кн уто го м и р а. П о ско льку н аш а р аб о та — ф и ло со ф ская, н ас и н тер есую т н е сам и п о себ е б елы е д ы р ы и н ей тр о н н ы е звезд ы , а и х ф и лосо ф ско е о см ы слен и е — ч то в и х сути есть н еч то всео б щ ее, п р ед ставляю щ ее ф и ло со ф ски й см ы сл и ц ен н о сть тр и ад ы м атер и и , п р о стр ан ства и вр ем ен и : д ля ф и ло со ф ско го со зн ан и я важ н о в и х сущ ествован и и сверх п ло тн о е со сто ян и е м атер и и — н ей тр о н н о го вещ ества в ж и д кой сф ер е в ц ен тр е н ей тр о н н о й звезд ы . Т о ч н о так ж е в ч ер н ы х д ы р ах н ас и н тер есует п р еж д е всего ф и ло со ф ская п р об лем а си н гуляр н о сти как н ач ала всех н ач ал В селен н о й : н аш а В селен н ая рож д ается и з си н гуляр н о сти -1 в р езультате Б о льш о го взр ы ва. А если В селен н ая — зам кн уты й м и р , то ко н ц о м ее суд ьб ы стан ет Б о льш о й кр ах — ко ллап с, ун и ч то ж аю щ и й всю н аш у В селен н ую в си н гуляр н о сть-2. К ак м ы уж е о тм ети ли в н аш ей р аб оте, вся и стор и я чело веч еско й м ы сли (м и ф о ло ги ч еско й , р ели ги о зн о й , ф и ло со ф ско й , н ауч н ой и т. д .) п оказы вает: п ои ск п ер во н ач ала (п ер во сущ н о сти ) всегд а и везд е н ах о д и лся в ц ен тр е п р и стальн о го вн и м ан и я всех м ы сли телей всех эп ох — м и ф о ло ги ч ески х , р ели ги о зн ы х , ф и ло со ф ски х , н ауч н ы х и т. д .
Р и с. 2.16
И то лько во второ й п о ло ви н е уш ед ш его (Х Х ) века, в м уках и стр ад ан и ях ч ело веч ески х суд еб , п р и х од и т п ро светлен и е в вели ки х ум ах ч ело веч ества о си н гуляр н о сти как н ач але Б о льш о го взр ы ва. О н о , т. е. п росветлен и е, б ы ло д о сти гн уто талан то м , уси ли ям и ц ело й п леяд ы зам еч ательн ы х м ы сли телей — астро ф и зи ко в, ко см о ло го в и ф и зи ко в части ц , уч ен ы х сам ы х р азн ы х ко н ти н ен то в: со ветски х — Л . Д . Л ан д ау, С . С . Ш кло вски й , Я . Б . З ельд о ви ч , И . Д . Н о ви ко в, А . Д . Д ор ош кеви ч , А . А . С тар об и н ски й и д р .; ан гли й ски х — С . Х о ки н г, Р . П ен ро уз и д р .; ам ер и кан ски х — Д ж . У и лер, Ч . М и зн ер, К . Т о р н и д р. И все ж е, п о ч ем у стало во зм о ж н ы м это п ро светлен и е б лестящ ей и экстр аваган тн о й и д еи си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах? Н еп о ср ед ствен н ы м и сто ч н и ком п р о светле-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
288
288
н и я и д еи си н гуляр н о сти является о ткр ы ти е стр ан н о го и загад оч н о го о б ъ екта — квазаро в. В 1 963 г. Г . Ш м и д том , а затем в 7 0 -е гг. лави н о о б р азн о е откр ы ти е п ульсар о в как н ей тр о н н ы х звезд , п р ед сказан н ы х н аш и м вели ки м советски м ф и зи ко м Л . Л ан д ау. И м ен н о в 70 -е гг, в связи с и сслед о ван и ем и и зуч ен и ем квазаро в, яд рам и ко то р ы х м о гут б ы ть ч ер н ы е д ы р ы , главн ы й гр ави тац и о н и ст со вр ем ен н о сти Д ж о н У и лер вы сказал свою глуб окую о заб о ч ен н о сть, утвер ж д ая, что теор ети ч еская ф и зи ка вступ и ла в гл уб о ки й кр и зи с: си н гуляр н ость в ч ер н ы х д ы р ах ввер гла тео р ети ч ескую ф и зи ку (т. е. со во куп н о сть со вр ем ен н ы х астро ф и зи ки , ко см о ло ги и и ф и зи ки ч асти ц ) в н еви д ан н ы й д о си х п ор глуб о ки й кр и зи с, затрон увш и й и р асш атавш и й сам у ф и ло со ф скую о сн о ву со вр ем ен н о й тео р ети ч еско й ф и зи к и — тр и ад у м атери и , п р о стр ан ства и вр ем ен и : си н гуляр н о сть — то ч ка б еско н еч н о й п ло тн о сти м атер и и и б еско н еч н о го и скр и влен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и , р авн о го н улю . П оэто м у глуб о кая и тр ево ж н ая озаб о чен н о сть главн о го гр ави тац и о н и ста Д ж . У и лер а, н ам п р ед ставляется, заклю ч ается в ф и ло со ф ско м кр и зи се тр и ад ы м атери и , п р о стр ан ства и вр ем ен и . Э то т н ауч н ы й и ф и ло со ф ски й кр и зи с — то ч ка б и ф ур кац и и как то ч ка н еусто й ч и во сти : о н а является п о вор о тн ы м п ун кто м п о явлен и я н о во го взгляд а н а м и р . И р азви ти е н ауки и н ауч н о го п о зн ан и я п о д ч и н яется зако н ам б и ф ур кац и и и катастро ф ы : н о во е рож д ается ч ер ез эти зако н ы б и ф ур кац и и и катастро ф ы . В этом ф и лосо ф ском р акур се о соб ая заслуга в п о и ске вы хо д а и з кр и зи сн о го со сто ян и я совр ем ен н о й тео р ети ч еско й ф и зи ки п р и н ад леж и т д вум ан гли й ски м уч ен ы м ф и зи кам -теор ети кам С ти вен у Х оки н гу и Р о д ж ер у П ен ро узу, ко тор ы е в сво и х р аб о тах вн если зн ач и тельн ы й вклад в теор ети ч еское уп о р яд о ч ен и е и о б о сн о ван и е п р о б лем ы ч ер н ы х д ы р и си н гуляр н о сти , н есм о тр я н а то , ч то и х взгляд ы д аж е в п р и н ц и п и альн ы х во п р о сах н е всегд а со вп ад аю т. Я н е и м ею п р ава н е о тм ети ть то т б о льш о й вклад , ко тор ы й б ы л вн есен в р еш ен и е п ро б лем ы ч ер н ы х д ы р н аш и м и со ветско -ро сси й ски м и уч ен ы м и во главе с акад ем и ком -м аэстро Б . Я . З ельд о ви чем , его уч ен и кам и и со тр уд н и кам и — И . Д . Н ови ко вы м , А . Д . Д о ро ш кеви ч ем , А . А . С тар об и н ски м и м н о ги м и д р уги м и : С ти вен Х о ки н г в сво и х кн и гах «К р аткая и сто р и я вр ем ен и » и « Ч ер н ы е д ы р ы и м о лод ы е В селен н ы е» о тм еч ает, что он д важ д ы п о сети л С о ветски й С о ю з в н ач але 7 0 -х и 8 0 -х гг., и в сво и х б есед ах с акад ем и ком Б . Я . З ельд ови ч ем м н о го и н тер есн о го п о ч ер п н ул о ч ер н ы х д ы р ах и об и стеч ен и и и з ч ер н ы х д ы р части ц . И сти н а всегд а р о ж д ается в д и ало гах и м уках : о н а н и ко гд а н е является ср азу в заверш ен н ом ви д е. О н а является н ам в ви д е заб луж д ен и я. Е сли п о см о тр еть в р етро сп екти ве в ф и ло со ф ском р акур се н а р азви ти е ко см о ло ги и как н ауки о В селен н о й в ц ел о м ее стр уктур н о й ор ган и зац и и и эво лю ц и и , то со вер ш ен н о оч еви д н о, ч то вы р аб о тка п о н яти я си н гуляр н о сти как н ач ала всех н ач ал н ево зм о ж н а б ы ла, д а в этом и н е б ы ло н ео б х о д и м о сти , в стац и о н арн о й В селен н о й Э й н ш тей н а. Т о лько н естац и о н ар н ая м од ель В селен н о й А . Ф р и д м ан а п р ед п о лагает н ео б хо д и м ость п ерво н ачала. Э то — п ер вое. А вто ро е — Б о льш о й взр ы в го ряч ей В селен н о й Г . Г ам о ва — является н еп о ср ед ствен н о й п р ед п о сы лко й п о и ска си н гу ляр н о сти как п ер во н ач ала всех н ач ал: си н гуляр н о сть катастр о ф и чески взр ы вается, и р о ж д ается н аш а В селен н ая. Г лавн ая ц ель эф ф екта С . Х о ки н га в ф и ло со ф ско м асп екте со сто и т в п р евращ ен и и ч ер н о й д ы р ы в б елую д ы р у: б елая д ы р а — ч ер н ая д ы р а, и злуч аю щ ая ч асти ц ы , в то м ч и сле суп ер си м м етр и ч н ы е су п ер п ар тн ер ы и и х тр ан см утац и и с и звестн ы м и н ам ч асти ц ам и . В ч ер н ую д ы р у захо д и т о д н а м атер и я, а ч ер ез б елую д ы р у вы хо д и т д р угая
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
289
289
м атер и я: точ н о так ж е в ч ер н ую д ы р у зах од и т о д н о п р о стр ан ство -вр ем я, а вы х од и т ч ер ез б елую д р уго е п ро стран ство -врем я. В ч ер н ую д ы р у захо д и т м акр о ско п и ч еско е, а ч ер ез б елую д ы р у вы х од и т м и кр о ско п и ч еско е: м акр о ско п и ч еско е и м и кро ско п и ч еско е взаи м о о б р ати м ы . И сслед ован и е эф ф екта С ти вен о м Х о ки н го м о сн овы вается н а о со б ен н о стях кван то во й м ех ан и ки (н еоп р ед елен н о сти Г ей зен б ер га, случ ай н о сть, веро ятн ость, стох асти ч н о сть, х ао с, кван то вы е ф луктуац и и , д уали зм во лн ы и ч асти ц ы , ви р туальн ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы и т. д .). П р и это м С . Х о ки н г сч и тает, ч то ви р туальн о сть, как р о й ч асти ц и ан ти ч асти ц , является о сн овн ы м и сто ч н и ко м и стеч ен и я ч ер н о й д ы ро й ч асти ц : 1) п ар а ч асти ц а — ан ти ч асти ц а п ад ает в ч ерн ую д ы р у и и сч езает в н ей ; 2) о д и н ч лен ви ртуальн о й п ары ч асти ц а — ан ти ч асти ц а п ад ает в ч ер н ую д ы р у, а д р уго й — вы летает и з ч ер н ой д ы р ы и улетает в б еско н еч н о сть; 3) ч асти ц а и ан ти ч асти ц а о б е ан н и ги ли р ую т. К ван то вая м ех ан и ка п о зволяет вы р ваться ч асти ц е и з ч ер н о й д ы р ы , ч его н е п о зво ляет класси ч еская м ех ан и ка. О д н ако в яд ер н о й ф и зи ке и ато м н о й сущ ествует м н о го си туац и й , ко гд а сущ ествует н еко то р ы й б ар ьер , ко то р ы й п о класси ч ески м п р и н ц и п ам ч асти ц ы п р еод о леть н е м о гут, н о ч ерез ко то р ы й м о гут п ро лож и ть то н н ель со гласн о п р и н ц и п ам кван то во й м ех ан и ки . Т щ ательн ы е р асч еты п о казы ваю т, ч то вы п ущ ен н ы е ч асти ц ы и м ею т теп лово й сп ектр , соо тветствую щ и й во зр астаю щ ей тем п ер атур е.
Р и с. 2.17. Ч ер н ая ды р а, к ол л ап си р ую щ ая и в р ащ аю щ ая ся
С ти вен Х о ки н г п р ед п о лагает сущ ествован и е б елы х д ы р, а Р о д ж ер П ен ро уз катего р и ч ески о тр и ц ает: б елая д ы р а, со гласн о С . Х о ки н гу, — д ы р а с о б р атн ы м вр ем ен ем , с ч ем Р . П ен р оуз н и как н е м о ж ет со гласи ться. Р . П ен р о уз сч и тает, ч то вр ем я как в м акро м и р е, так и в м и кр ом и р е аб со лю тн о н еоб р ати м о : о н о аб со лю тн о аси м м етр и ч н о во В селен н о й . С . Х о ки н г сч и тает, ч то п р и н ц и п н ео п р ед елен н остей Г ей зен б ер га как п р и н ц и п случ ай н о сти , н ео п р ед елен н о сти , н еп р ед ви д ен н ости , ф луктуац и и — вы п ад ен и е и з о б щ его п рави ла, о б щ его п о р яд ка класси ч еско й ф и зи ки : ви р туальн ы й м и р ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц — м и р н еб ы ти я, как м и р веч н о го стан о влен и я и ф луктуац и и эти х ч асти ц и ан ти ч асти ц и и х п р евр ащ ен и я в р еальн ы е, го то вы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы . В и р туальн о сть и вещ ествен н о сть являю тся взаи м о п ро н и каю щ и м и : ви р туальн о е и вещ ествен н о е взаи м оо б р ати м ы .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
290
290
Б елы е д ы р ы — д ы р ы и стеч ен и я ч асти ц — электр о н о в, квар ков, гр ави то н ов и т. д . — и и х тр ан см утац и и . Н е с класси ч еско й ф и зи ки , а с кван тово й ф и зи ки возм о ж н о тун н ели р о ван и е: ч асти ц ам , ч тоб ы п о п асть в п р о ти во п о лож н ую сто ро н у п о д н о ж и я ф и ло со ф ски х го р , н е о б язательн о с то ч ки зр ен и я кван то во й м ех ан и ки п о д н и м аться н а верш и н у Э вер еста и сп ускаться к п од н о ж и ю Г и м алаев. О н и м о гут п р ор уб и ть тун н ель сам и в п о д н о ж и и гор и вы й ти н а п р оти во п о ло ж н ую сторо н у Г и м алаев. Г д е-то, н а н ам ещ е н еи звестн о м уро вн е В селен н о й , си стем ати ч ески , п о сто ян н о п р о и сх од и т ко ллап с, ко торы й п р евр ащ ает б ар и о н н ую м атер и ю в «тем н ую м атери ю » и н ао б о ро т: м и кр ом и р си стем ати ч ески об р азуется и ч ер ез б елую д ы р у п ро является. Ч асти ц а-во лн а н е есть б и л ьяр д н ы й ш ар, тен н и сн ы й м яч и ли ф утб о льн ы й м яч : п о зако н у аб со лю тн о сти о н и н е м о гут н ах од и ться в со сто ян и и п о коя, ко то ро го во об щ е н ет в п р и ро д е. Б и льяр д н ы е ш ар ы , тен н и сн ы е м яч и и ли ф утб о льн ы е п о вн утр ен н ей сущ н о сти есть д ви ж ущ и еся ш ар ы и ли м яч и , и и гр о ки то лько и зм ен яю т и х н ап р авлен и е д ви ж ен и я и вли яю т н а и х уско р ен и е. А с ч асти ц ам и -во лн ам и со всем о б сто и т п о -д руго м у: о н и н е п о д ч и н яю тся во ле ч еловека. И х д ви ж ен и е со вер ш ен н о сво б о д н о : как хо тят, так и д ви ж утся. Н о у н и х сво и зако н ы — зако н ы случ ай н ости , веро ятн о сти , н ео п р ед елен н о стей и т. д . К ван то вы й вакуум — ви р туальн ы й вакуум , п о это м у вакуум как кван то во е п р о стр ан ство -вр ем я зап о лн ен ви р туальн ой м атер и ей : кван то вы й ви ртуальн ы й вакуум — кван то вы й м и р ф луктуац и й . О п р ед елен н о сть и н ео п р ед елен н о сть взаи м о связан ы : н ео п ред елен н о сть со д ер ж и т б о льш ее ко ли ч ество и н ф о рм ац и и , ч ем о п р ед елен н о сть. И з н ео п р ед елен н о стей м о ж н о п о луч и ть б ольш е сам ы х р азли ч н ы х ф ен о м ен о в, ч ем и з о п р ед елен н о сти . Н ео п р ед елен н о сть б о гач е, со д ер ж ательн ее и р азн о об р азн ее, ч ем о п р ед елен н о сть: ап ей р о н А н акси м ан д р а, ш ун ьята Ш ан кар ы , Д ао Л ао -Ц зы , ви р туальн ы й кван то вы й вакуум А лан а Г ута и т. д . — все эти н ео п р ед елен н ости б о гач е, ч ем ко н кр етн ы е о п р ед елен н о сти (вод а, во зд ух , о го н ь и т. д .). П оэто м у и з эти х н ео п р ед елен н о стей м о ж н о п о луч и ть б еско н еч н о е м н о ж ество сам ы х н ео ж и д ан н ы х , ко н кр етн ы х вещ ей . Н ео п р ед елен н о сть — б еско н еч н о е м н о ж ество степ ен ей «сво б о д ы во ли » м и кр оч асти ц : н ео п р ед елен н о сть со д ер ж и т м н о ж ество кан ало в эво лю ц и и ч асти ц ы , вы б о р од н о го и з кан ало в эволю ц и и случ аен . Н ео п р ед елен н о сть — это м н о го кан альн о сть эво лю ц и и ч асти ц , п о это м у о н а н еп р ед сказуем а: ч асти ц а как х о чет, так и п о ступ ает. И так, м ы р ассм о тр ели : 1 . П р и н ц и п со отн ош ен и я н ео п р ед елен н остей В . Г ей зен б ер га, которы й является ф ун д ам ен тальн ы м п р и н ц и п о м , леж ащ и м в о сн о ве всей кван то во й м атер и и и ко то ро м у так и ли и н ач е п о д ч и н яю тся все м и кро ч асти ц ы . С оо тн о ш ен и е н ео п р ед елен н о стей — п р и н ц и п р ад и кальн о го п ер есм о тр а ф ун д ам ен тальн ы х п р и н ц и п о в и о тказа о т п о ч и таем ы х класси ч еско й ф и зи ко й п о ло ж ен и й , таки х как то ч н ое зн ан и е зн ач ен и я д вух со п ряж ен н ы х вели ч и н — ко ор д и н аты и и м п ульса, о соб ен н о и злю б лен н ы х п ри н ц и п о в стр ого о д н о зн ач н о го д етер м и н и зм а и п р и вы ч н о го п о н яти я о тр аектор и и и т. д . О д н и м сло вом , п р и н ц и п со отн ош ен и я н ео п р ед елен н о стей в ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и говор и т о п ер ехо д е в и н о й , н о вы й м и р , кван то вы й м и р м и кр о ч асти ц , гд е н ам и д о лж н ы б ы ть р ад и кальн ей ш и м о б р азом п ер есм о тр ен ы ф ун д ам ен тальн ы е ф и ло со ф ски е и н ауч н ы е во ззр ен и я н а м и р класси ч еско й ф и зи ки — стро ги й д етерм и н и зм ,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
291
291
стро ги е д и н ам и ч ески е закон ы и о д н о вр ем ен н о то ч н о е зн ан и е зн ач ен и я ко ор д и н аты и и м п ульса и т. д . Н овы й , кван то вы й , м и р — м и р н о вы х , кван то вы х закон о м ер н о стей м и кро ч асти ц — зако н ы веро ятн о стей , случ ай н о стей , стох асти ки , х ао са и х ао ти зац и и и т. д . В се эти кван то вы е зако н ом ер н о сти связан ы с тем о б сто ятельством , ч то сам а вн утр ен н яя п р и ро д а м и кр о ч асти ц как д уали сти ч еская ч асти ч н о -во лн овая сущ н о сть н ео п р ед елен н а: ч асти ч н о -во лн овая п ри р о д а сам а п о себ е н еоп р ед елен н а. Э ту д уали сти ч ескую сущ н о сть м и кро ч асти ц м ы п о н и м аем как м н ож ество степ ен ей «сво б о д ы во ли » ч асти ц : м и кр о ч асти ц ы о б лад аю т м н о ж ество м степ ен ей «сво б од ы » вы б ор а п утей сво его п о вед ен и я, эво лю ц и и и взаи м о д ей стви я с д р уги м и м и кро ч асти ц ам и . Н ео п ред елен н о сть как вн утр ен н яя д уали сти ч еская сущ н ость м и кро ч асти ц ы о зн ач ает ещ е и то, ч то у н ее м н о гокан альн о сть п утей эво лю ц и и : вы б ор ею од н о го и з м н о ж ества кан ало в эво лю ц и и м о ж ет б ы ть аб со лю тн о случ ай н ы м . И так, кван то вая н ео п р ед елен н о сть м и кро ч асти ц как и х д уали сти ч еская ч асти ч н о -во лн о вая сущ н о сть о б усло вли вает: А . М н о ж ество «сво б о д ы во ли » (в м етаф ори ч еско м см ы сле) вы б ор а у м и кро ч асти ц : н е о д н а и ли д ве степ ен и сво б о д ы у м и кроч асти ц ы , а м н о ж ество степ ен ей сво б о д ы д ей стви я у ч асти ц , и х п о вед ен и я и эво лю ц и и . Б . П о этом у у ч асти ц м н о гокан альн о сть и х п утей р азви ти я и эво лю ц и и : вы б о р о д н о го и з м н о ж ества п утей р азви ти я и эво лю ц и и н е стр о го д етер м и н и ро ван , а м о ж е т б ы ть случ ай н ы м . (Н ап р и м ер, п р об лем а тун н ели р о ван и я: п о зако н ам класси ч еской ф и зи ки ч асти ц е, ч то б ы б ы ть п о д р уго й сторо н е Г и м алай ски х гор , н ео б х од и м о , о б язательн о , н уж н о п о д н яться н а верш и н у Э вер еста и затем сп усти ться вн и з к п о д н о ж и ю Г и м алай ски х гор . А п о зако н ам кван тово й ф и зи ки ч асти ц е во все н ет н ео б хо д и м о сти п о д н и м аться н а Э вер ест: п о зако н ам кван то во го тун н ели р о ван и я ч асти ц а сам а м о ж ет п роруб и ть у п о д н о ж и я гор то н н ель и ч ер ез это т то н н ель вы й ти н а д р угую сторо н у Г и м алай ски х го р, к и х п о д н ож и ю .) Т о , что н ево зм о ж н о в класси ч еско й ф и зи ке, о сущ естви м о п о зако н ам кван то во й ф и зи ки . П оэто м у м ы н е д олж н ы уд и вляться и н ед о ум евать эф ф екту С ти вен а Х о ки н га как и стеч ен и ю ч ер н о й д ы р о й ч асти ц и и злуч ен и я: ч ер н ая д ы р а и злуч ает и м ож ет и злуч ать ч асти ц ы (как ф ун д ам ен тал ьн ы е, так и элем ен тар н ы е ч асти ц ы ) как гр ави то н ы и гр ави ти н о как ч асти ц ы — п ретен д ен ты н а р о ль «тем н о й м атер и и ». 2 . В тор о й воп р о с, н а ко тор ом м ы о стан о ви ли сь, — это п р о б лем а ф и зи ч еско го вакуум а: ср азу ж е о тм ети м , ч то п усто го п ро стран ства, н е зап о лн ен н о го м а тери ей (гр ави тац и о н н о й и ли ж е б ар и о н н о й ), н ет в м и р е. В р еальн о м ф и зи ч еско м м и р е н ет и н е м о ж ет б ы ть н и п усто го п ро стр ан ства Д ем о кри та, н и п усто го аб со лю тн о го п р о стр ан ства Н ью то н а; н ет и н е м о ж ет б ы ть н и ш ун ьята вели кого Ш ан кар ы , н и п р о стр ан ства и вр ем ен и ки тай ско го м уд р ец а Л ао -Ц зы : тр и ед и н ство п ро стр ан ства, вр ем ен и и м атер и и аб со лю тн о . Д аж е в то ч ке б еско н еч н о й си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах п р о стр ан ство и вр ем я аб со лю тн о н е и сч езаю т, хо тя о н и тер яю т сво й р еальн ы й статус: о н и н ах о д ятся в ко м п акти ф и ро ван н ом ви д е, т. е. н еви д и м ом , латен тн о м со сто ян и и . Е сли в точ ке б еско н еч н о й си н гуляр н о сти п р о стр ан ство -вр ем я аб солю тн о н е и счезаю т, то о ткуд а ж е п о являю тся о н и в б ело й д ы р е? П оэто м у н ам п р ед ставляется н е со всем ко рр ектн ы м ко рр есп о н д и р о ван и е п ро стр ан ства-врем ен и то л ько с р о ж д ен и ем В селен н о й п осле
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
292
292
Б о льш о го взр ы ва: п ро стран ство -врем я д о лж н о б ы ть кор р есп он д и р о ван о н е с р о ж д ен и ем В селен н о й п о сле Б о льш ого взр ы ва, а с веч н о сам о сох р ан яю щ ей ся м атер и ей . В селен н ая р о ж д ается и ун и ч то ж ается, р ан о и ли п о зд н о, ч ер ез м и лли ар д ы м и лли ар д ов лет, и сч езн ет в р езультате коллап са, н о м атер и я сам о со хр ан яется в точ ке си н гуляр н о сти , ч то б ы ро д и ть н о вую В селен н ую . Е щ е р аз м ы хо ти м п о д ч ер кн уть, ч то в ф и ло со ф ском о тн ош ен и и ко н ц еп ц и я б еско н еч н о го р асш и р ен и я в п ло ско м м и ре, в м и р е о ткр ы то м н е вы д ер ж и вает ф и ло со ф ско й кри ти ки : если В селен н ая — м атер и альн ая, то о н а н е м о ж ет б ы ть веч н о й . В еч н а то лько м атер и я, а В селен н ая — вы со ко ор ган и зо ван н ая суп ер си стем а, котор ая ро ж д ается и «ж и вет», и зн аш и вается как вы со коорган и зо ван н ая стр уктур а и д о лж н а ко лл ап си р о вать. Н ам п р ед ставляется в это й связи ген и альн о й ар и стотелевская и д ея о м атер и и как н еб ы ти и , д а и П лато н такж е п р и д ерж и вался это й то ч ки зр ен и я ф и ло со ф ско го п о н и м ан и я м атер и и : м атери я как н еб ы ти е веч н а, а В селен н ая как суп ер ор ган и зо ван н ая суп ер си стем а — б ы ти е, а о н о вр ем ен н о. И так, кван то вы й вакуум — ви р туальн ы й вакуум : п р о стран ство -врем я кван то во го вакуум а зап о лн ен о ро ем ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц , ко то р ы е н еп р естан н о и н еп р ер ы вн о сн ую т туд а и сю д а, сталки ваясь м еж д у со б о й . П о этом у кван то вы й ваку ум п р ед ставляет со б о й веч н о е д ви ж ен и е и стан о влен и е: ви р туальн ы е ч асти ц ы в р езультате кван то вы х ф луктуац и й п р евр ащ аю тся в го то вы е, р еальн ы е, н ам зн ако м ы е ф ун д ам ен тальн ы е и элем ен тар н ы е ч асти ц ы и ли ж е ви р туальн ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы , ан н и ги ли р уясь, п р евр ащ аю тся в и злуч ен и е. П о этом у о б р азо вавш и еся ч асти ц ы вн утр и ч ер н о й д ы р ы в р езультате кван то вы х ф луктуац и й м о гут вы ско ч и ть и з ч ер н о й д ы р ы , п о ки н уть ее и улететь в б еско н еч н о сть В селен н о й . В р езультате ан н и ги ляц и и ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц о б р азовавш аяся эн ер ги я такж е м ож ет ч ер н о й д ы ро й и злуч ать во вн еш н и й м и р. В о о б щ е в ф и ло со ф ско м о тн о ш ен и и склад ы вается о ч ен ь и н тер есн ая эп и стем о ло ги ч еская си туац и я: во -п ер вы х , гр ави тац и о н н ы й ко ллап с — тако е гр ави тац и о н н о е сж ати е, ко то ро е н о си т катастро ф и чески й х ар актер : за сч и тан н ы е секун д ы и м и н уты это т катастро ф и ч ески й ко ллап с в р езультате сж ати я п р евр ащ ает о гро м н ей ш ую звезд у с м ассо й 1 0, 1 00 и ли 1 00 0 р аз б о льш е MG и с д и ам етром в н еско лько м и лли о н о в ки ло м етро в п р акти ч ески в то ч ку б еско н еч н о й п ло тн ости м атер и и и и скр и вл ен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и . П оэто м у н ам тр уд н о п р ед стави ть, ч то б ы такая ч ер н ая д ы р а н ахо д и лась д о лго е вр ем я в стац и о н ар н ом со сто ян и и : вер н ее всего , такая ч ер н ая д ы р а с ч уд о ви щ н о й ги п ер п ло тн о стью м атер и и и с ч уд о ви щ н ы м и скр и влен и ем п р остр ан ства -вр ем ен и п р ед ставляет со б о й б и ф ур кац и ю как то ч ку аб со лю тн о й н еусто й ч и во сти и н ер авн овесн ого со сто ян и я. П оэто м у лю б ая кван то вая ф луктуац и я м о ж ет вы ступ и ть в кач естве п р и ч и н ы р азр уш ен и я б и ф ур кац и и как си стем ы , н ахо д ящ ей ся в сли ш ком н еусто й ч и вом и н ер авн о весн о м со сто ян и и : п р и ч и н о й р азр уш ен и я чер н о й д ы р ы как си стем ы б и ф ур кац и и м о ж ет б ы ть лю б ая случ ай н ая кван то вая ф луктуац и я. В о -втор ы х , чер н ая д ы р а — си стем а б и ф ур кац и и , ко то р ая соверш ен н о и аб со лю тн о ли ш ен а п ам яти о сво ем п р ош лом : о н а н е п о м н и т сво его п ро ш ло го. У «ч ер н о й д ы ры н ет во ло с» — зн ам ен и тая ф р аза Д ж о н а У и лер а. О ч ем о н а н ам го вор и т? Н евр ащ аю щ аяся ч ер н ая д ы р а х ар актер и зуется то лько о д н и м сво й ством — м ассо й , а вращ аю щ аяся чер н ая д ы р а — д вум я только сво й ствам и — м ассо й и ско ро стью вращ ен и я. А вся и н ф о р м ац и я о ко ллап си р ован и ем теле, т. е. о звезд е, за и вн утр и гор и зон та со б ы ти й в ч ер н о й д ы ре и сч езает б есслед н о : ч ер н ая д ы р а аб со лю тн о н е п о м н и т о сво ей
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
293
293
звезд е, котор ая ее ро д и ла. Э то о зн ач ает, что ч ер н ая д ы ра как м и кр о косм о с н е п о м н и т и н е х о ч ет п о м н и ть о своем ко см о л о ги ч еско м п р ед ке — звезд е. Ч ер н ая д ы р а как м и кро ко см о с — кван товы й м и кр о ко см о с, котор ы й и м еет сво и кван то вы е м и кро ско п и ч ески е зако н ы веро ятн о сти , случ ай н о сти , стох асти ки , х ао са и х аоти зац и и , н ели н ей н о сти , н ер авн овесн ости , н еусто й чи во сти и т. д . П оэто м у м ы н е д о лж н ы у д и вляться и н ед о ум евать, если ч ер н ая д ы р а б уд ет и злуч ать ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы , а такж е гр ави то н ы и д р уги е м и кро гр ави тац и о н н ы е ч асти ц ы -п р етен д ен ты н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и », и б о п р евращ ен и е ко см и ч еско го тела — звезд ы — в м и кр о ко см о с ч ерн о й д ы р ы есть о д н о вр ем ен н о п р ео б р азо ван и е ко ллап со м м акро гр ави тац и и в м и кр о ко см и ч ескую гр ави тац и ю . К ван то вая грави тац и я д о лж н а б ы ть кван то во й м и кр о гр ави тац и ей в о тли ч и е о т м акро гр ави тац и и О Т О Э й н ш тей н а. В это м со сто и т тр уд н о сть в п о стр о ен и и тео р и и кван то во й гр ави тац и и . М ало то го , ч тоб ы м и кр о гр ави тац и я б ы ла кван то во й , н ео б хо д и м о сущ ество ван и е м и кр о гр ави тац и о н н ы х ч асти ц как ч асти ц «м и кр о тем н о й м атер и и ». С лед о вательн о , ч ер н ая д ы ра есть во п лощ ен и е д вух осн о вн ы х ти п ов м атер и и — б ар и о н н о й м атер и и и «м и кр отем н о й м атер и и »: в этом заклю ч аю тся секр ет и тай н а ч ер н о й д ы ры . П оэто м у -то м ы м ож ем н ад еяться, ч то ч ер н ая д ы р а как м и кро ко см и ческо е тело б уд ет и , д ей стви тельн о , и злуч ает ч асти ц ы как б ар и о н н о й м атер и и , так и «м и кро тем н о й м атер и и ». А ч то б ы п о н ять и об ъ ясн и ть н ауч н о -теорети ч ески , т. е. ф и зи ко -м атем ати ч ески , н ео б хо д и м п ер ехо д о т ф и лосо ф и и к п о стро ен и ю теор и и кван тово й м и кр о гр ави тац и и . В -тр етьи х , таки м о б р азо м в ч ер н о й д ы ре о б р азую тся со верш ен н о н о вы е ти п ы м атер и и (б ари о н н о й и «тем н о й »): эта б ар и о н н ая м атер и я н е та б ар и о н н ая м атер и я, ко то р ая связан а со ско ллап си р о ван н ы м телом -звезд о й , а со вер ш ен н о н овая, б ар и о н н ая м атер и я, ко тор ая п ро является в б ело й д ы р е: м еж д у ч ер н ой д ы ро й и б елой д ы ро й сущ ествует кро то вая н о ра, и х со ед и н яю щ ая. А у сам о й кр ото во й н о р ы сущ ествую т то п о ло ги ч ески е р уч ки , ко тор ы е и з ч уд о ви щ н о -ги п ер п ло тн о й м атер и и в ч ер н о й д ы ре тво рят и со зи д аю т н о вы е м атери и (как б ар и о н н ую , так и «м и кр отем н ую »). К ак о тм еч ает С ти вен Х о ки н г, зах о д и т в ч ер н ую д ы р у о д н а м атер и я, а ч ер ез б елую д ы р у вы хо д и т со вер ш ен н о д р угая м атер и я. А м ех ан и зм о м это го п р ео б р азо ван и я и тво р ен и я д р уго й , н ово й , м атер и и является кро то вая н ор а с ее то п о ло ги ч ески м и р уч кам и . В се это — ф и ло со ф ско е м етаф ор и ч еское и зо б р аж ен и е, а н а сам ом д еле во В селен н о й ч ер н ая д ы р а м о ж ет об р азо ваться в о д н ом уч астке В селен н о й , а б елая д ы р а м о ж ет н ахо д и ться ко см и ч ески д алеко , н а д р уго м уч астке В селен н о й . Б о льш о й взр ы в — б елая д ы ра, р о ж д аю щ ая н аш у В селен н ую , а то н ач ало всех н ач ал Б ольш о го взр ы ва — си н гулярн ая точ ка в ч ер н о й д ы р е. П оэто м у ф и ло со ф ско е о см ы слен и е и п о н и м ан и е тай н ы ч ер н о й д ы ры так важ н ы и сущ ествен н ы , и б о в н ей леж и т клю ч ко всем ф ун д ам ен тальн ы м тай н ам В селен н о й : ч ер н ая д ы р а п о д об н а м о лекуляр н о й структур е Д Н К , ко то р ая является клю ч ом ко всем у ж и во м у м и р у ж и вы х о р ган и зм о в. В -ч етвер ты х , п р о б лем а ч ер н ы х д ы р — это п ро б лем а п р еж д е всего ко ллап са воо б щ е: ко ллап си р о вать м о ж ет вся (лю б ая: то ли б ар и о н н ая, то ли «тем н ая») м атер и я. К ром е ч ер н ы х д ы р гр ави тац и о н н о го п р о и сх о ж д ен и я (т. е. в р езультате гр ави тац и о н н о го ко ллап са) сущ ествую т (т. е. уч ен ы е ф и зи ки и ко см о ло ги п р ед п о лагаю т) ч ер н ы е д ы р ы н егр ави тац и о н н о го п рои сх о ж д ен и я: о н и н азы ваю тся м и н и -ч ер н ы е д ы р ы , п ер воб ы тн ы е, ро д и вш и еся в сам ую р ан н ю ю эп ох у Б о льш о го взр ы ва. Э ти п ер во б ы тн ы е
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
294
294
м и н и -ч ер н ы е д ы р ы н е являю тся ч ер н ы м и д ы р ам и гр ави тац и о н н о го п р о и схо ж д ен и я, а ч ер н ы м и д ы рам и Б о льш о го взр ы ва. П о р азм ер ам о н и — м и н и -ч ер н ы е д ы р ы — д о лж н ы п о всем д ан н ы м и р асч етам сущ ествовать во В селен н о й . П о ка эти п ер воб ы тн ы е м и н и -ч ер н ы е д ы р ы н е об н ар уж ен ы , н о уч ен ы е-сп ец и али сты (С . Х о ки н г и д р .) увер ен ы , ч то о н и в р азли ч н ы х уго лках н аш ей В селен н о й су щ ествую т, в то м ч и сле и в н аш ей галакти ке. П ервоб ы тн ы е м и н и -ч ер н ы е д ы р ы , в си лу и х м ало го р азм ер а, о ч ен ь тр уд н о о п ы тн ы м п утем о б н ар уж и ть: эти п ерво б ы тн ы е м и н и -ч ер н ы е д ы р ы с р азм еро м п р о то н а и н ей тро н а — 10-13см — о б лад аю т п ло тн о стью м атер и и в м и лл и ар д ы то н н . В случ ае о б н ар уж ен и я тако й м и н и -ч ер н о й д ы р ы ее м о ж н о и сп о льзо вать д ля п о луч ен и я эн ер ги и , р авн о й м ощ н о сти д есятков кр уп н ы х электро стан ц и й . Д аж е н и о д н а о б ы ч н ая ч ерн ая д ы р а, о б разо ван н ая в результате гр ави тац и о н н о го ко ллап са и з звезд ы , п о ка н е о б н ар уж ен а уч ен ы м и эксп ер и м ен то м : р азм ер о б ы ч н о й ч ер н о й д ы р ы со ставляет м ен ьш е 1 000 км . П о этом у оч ен ь тр уд н о такж е о б н ар уж и ть таки е ч ер н ы е д ы р ы , р азб ро сан н ы е в н ео б ъ ятн ы х п р остор ах н аш ей В селен н о й и н е и злуч аю щ и е свет как и н д и катор п озн ан и я. И все ж е б уд ем н ад еяться, ч то ко гд а-н и б уд ь, ч ер ез 10 , 2 0 и т. д . лет, ч ело веч ество о сед лает эти ч ер н ы е и м и н и -ч ер н ы е д ы р ы и б уд ет и м еть н еи сч ер п аем ы й и эко н ом и ч н ы й и сто ч н и к п о луч ен и я эн ер ги и д ля н уж д м и р н ого сущ ество ван и я. Ч ер н ы е д ы ры во В селен н о й д о лж н ы сущ ествовать, и б о о н и — о д н а и з ф ун д ам ен тальн ы х и ун и вер сальн ы х ф орм сам о сохр ан ен и я м атер и и , ее аб со лю тн о й н еун и ч то ж и м о сти и н есо зд аваем о сти . М ы р ассм отрели п р о б лем у ф и зи ки ч ер н ы х д ы р и о тм ети ли , ч то ф и зи ка ч ер н ы х д ы р о сн овы вается н а тр ех зако н ах : 1. З ако н ы сох р ан ен и я эн ер ги и , м ассы , и м п ульса и угло во го м о м ен та. 2. В то ро й зако н ф и зи ки ч ер н ы х д ы р гласи т, ч то п лощ ад ь п о верх н ости го р и зо н та со б ы ти й н е ум ен ьш ается н и ко гд а: о н м ож ет то лько возр астать. В это м о тн о ш ен и и зако н во зр астан и я п ло щ ад и п о вер х н о сти го р и зо н та со б ы ти й ч ер н ы х д ы р и второ й зако н терм од и н ам и ки как зако н во зр астан и я эн тро п и и и зо ли р о ван н о й си стем ы сх од н ы : это сх од ство д вух зако н ов п р и ро д ы является п р о явлен и ем вн утр ен н его и х п о д об и я. 3. Т р ети й зако н ф и зи ки ч ер н ы х д ы р гласи т, ч то п о вер х н остн ая гр ави тац и я как м ер а си лы гр ави тац и о н н о го п о ля есть о б ласть тех свето вы х во лн , ко торы м н е уд ало сь вы р ваться и з о ков ч ер н ы х д ы р : п о верх н о стн ая гр ави тац и я ч ер н о й д ы р ы сх од н а с тем п ер атур о й как м ер о й теп ло во й эн ер ги и . М ало то го , м еж д у п о верх н о стн ой гр ави тац и ей ч ер н ы х д ы р и тем п ер атуро й и м еется вн утр ен н ее и х то ж д ество , и б о сущ ествует тож д ество и х р асп р ед елен и я во всех то ч ках . Т аки м о б р азом , м еж д у ф и зи ко й ч ер н ы х д ы р и тер м о д и н ам и ко й сущ ествует н е то лько сх од ство , н о и вн утр ен н ее то ж д ествен н о е и х п о д о б и е. Э то о б стоятельство и м еет ф ун д ам ен тальн о е зн ач ен и е д ля и зуч ен и я и п о н и м ан и я п р и р од ы ч ер н ы х д ы р : ч ер н ы е д ы р ы и злуч аю т ч асти ц ы как аб солю тн о ч ер н о е тело . Ч ер н ы е д ы р ы и злуч аю т ч асти ц ы как раскален н о е д окр асн а тело . П оэто м у С ти вен Х о ки н г вы сказал ставш ую зн ам ен и то й ф р азу: «Ч ер н ы е д ы р ы н е так уж ч ер н ы ». В ф и ло со ф ско м о см ы сли ван и и эта зн ам ен и тая ф р аза С ти вен а Х о ки н га о зн ач ает, ч то ч ер н ы е д ы р ы п р евр ащ аю тся в б елы е д ы р ы как д ы р ы , и злуч аю щ и е ч асти ц ы и и злуч ен и е в ви д е ф о то н ов.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
295
295
О д н и м сло вом , д ля н ас важ н о то о б стоятельство , ч то ч ер н ы е д ы ры н е так уж ч ер н ы , а м о гут и д ей стви тельн о стан овятся б елы м и д ы р ам и и стеч ен и я элем ен тарн ы х и ф ун д ам ен тальн ы х (квар ки и леп то н ы ) ч асти ц , а такж е ф о то н о в в ви д е и злуч ен и я, н ей тр и н о , глю о н о в и т. д . Э то б ы л д ей стви тельн о р ево лю ц и о н н ы й п р ор ы в в и н тер п р етац и и , п о н и м ан и и и о см ы сли ван и и п р и р о д ы ч ер н ы х д ы р , соверш ен н ы й С ти вен о м Х оки н го м . М ы д о си х п о р в н аш ей р аб о те, р ассм атр и вая п ро б лем у ч ер н ы х д ы р , п о сто ян н о п о д ч ер ки вали , ч то в ко ллап си р ую щ ей ч ер н о й д ы р е вся и н ф о рм ац и я о ко ллап си р ован н о й звезд е и сч езает, и б о н евр ащ аю щ аяся ч ер н ая д ы р а хар актери зуется о д н и м сво й ство м — м ассо й , а вр ащ аю щ аяся ч ер н ая д ы р а х ар актер и зуется то лько д вум я сво й ствам и — м ассо й и скор о стью вр ащ ен и я, а вся и н ф о рм ац и я о ко ллап си р ован и о м теле (т. е. о звезд е) и сч езает в ко ллап си р ую щ ей ч ер н о й д ы р е. К р о м е то го, м ы п о сто ян н о п о д ч ер ки вали , ч то п а го р и зо н те соб ы ти й ч ер н ы х д ы р и п о д н и м си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я н асто лько си льн а, ч то д аж е свет н е м ож ет вы рваться и з ч ер н ы х д ы р и улететь в б еско н еч н о сть. Е сли свет н е м о ж ет вы рваться и з ч ер н ы х д ы р , то н и ч то н е м о ж ет вы рваться и з н и х , и б о ско ро сть света — п р ед ельн ая, п оэто м у н и ч то н е м о ж ет и м еть скоро сть б о льш ую , ч ем скоро сть света. В ч ем ж е состо и т р ево лю ц и о н н ы й п р ор ы в, соверш ен н ы й С ти вен о м Х о ки н гом , в ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и п ри р о д ы ч ер н ы х д ы р? В о -п ер вы х , о н закл ю ч ается в р ад и кальн о м п ер есм о тр е сам о го м етод о ло ги ч еско го п о д х о д а к п о н и м ан и ю п р и р о д ы и сущ н о сти ч ерн ы х д ы р : ч ерн ая д ы р а н е о б ъ ект класси ч еско й ф и зи ки , т. е. о б щ ей теор и и о тн о си тельн о сти Э й н ш тей н а как класси ч еско й теор и и , а о б ъ ект кван то во й ф и зи ки , то ч н ее, тео р и и кван то во й грави тац и и , ко то р ая д о лж н а б ы ть сф орм ули р о ван а и со зд ан а. П о это м у и м ен н о так актуальн а н асто ятельн ая н ео б хо д и м о сть п о стро ен и я кали б р ово чн ой теор и и кван то во й гр ави тац и и ; во -вторы х , м ы д о лж н ы ч етко и ясн о п р ед стави ть р азли ч и е м еж д у ко ллап си р о ван н ы м телом (т. е. звезд ой ) и ко ллап си р ую щ ей ч ер н о й д ы ро й : вся и н ф о рм ац и я о ко ллап си рован н о м теле и сч езает в ко ллап си р ую щ ей ч ер н о й д ы р е. О стается у н евр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы ры то лько од н а и н ф о рм ац и я о м ассе как о д н о й х ар актер и сти ке ее, а у вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р ы о стаю тся ли ш ь д ве х ар актери сти ки — м асса и ско р о сть вр ащ ен и я. М о ж н о сказать, ч то у ч ерн о й д ы р ы отсутствует п ам ять о п ро ш ло м , т. е. о ко ллап си р о ван н ой звезд е как ее «п р ед ке»: ч ер н ая д ы р а заб ы вает о п рош ло м как класси ч еско м п р ед ке — звезд е. В этом п р оявляется и н ели н ей н о сть катастро ф и ч еского п о явлен и я ч ер н ы х д ы р в р езультате грави тац и о н н о го ко ллап са: ко ллап с — катастро ф и ч еская н ели н ей н о сть, заб ы ваю щ ая о п р ош ло м . В -тр етьи х , звезд а есть об ъ ект класси ч еско й ф и зи ки , т. е. о б щ ей теор и и о тн о си тельн ости Э й н ш тей н а, а ч ер н ая д ы р а есть о б ъ ект кван тово й теор и и кван тово й гр ави тац и и . П о этом у это р азли ч и е н ео б хо д и м о ч етко и ясн о п р ед стави ть: Е сли м ы к и сслед о ван и ю п ри р о д ы ч ер н ы х д ы р и п о н и м ан и ю и х сущ н о сти б уд ем п о д хо д и ть с п о зи ц и и класси ч еско й ф и зи ки , т. е. о б щ ей тео р и и о тн о си тельн ости Э й н ш тей н а, то н еи зб еж н о и н ео твр ати м о м ы п р и х од и м к п р и зн ан и ю си н гуляр н ости как точ ке б еско н еч н о й п лотн о сти м атери и и и скр и влен н о го п р о стран ства -вр ем ен и : в то ч ке б еско н еч н о й си н гуляр н о сти п ро стр ан ство -вр ем я тер яю т сво й р еальн ы й стату с. П ро стр ан ство сам о зам ы кается и ко м п акти ф и р уется, а вр ем я о стан авли вается. А д ля и зб еж ан и я всех эти х ан о м али й , связан н ы х с б еско н еч н о й си н гуляр н о стью , н ео б хо д и м кван то во -гр ави тац и о н н ы й п о д х од к и сслед ован и ю и п о н и м ан и ю п р и род ы ч ер н ы х д ы р .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
296
296
К ван то во -кали б р овоч н ы й п о д хо д к ч ер н ы м д ы р ам п р ед п о лагает п о н и м ан и е кван то во й сущ н о сти м и р а м и кро ч асти ц : 1) п р и н ц и п н ео п р ед елен н о стей В . Г ей зен б ер га как о сн о во п о лагаю щ и й п р и н ц и п м и ра м и кро ч асти ц ; 2) кван то вы й вакуум как ви ртуальн ы й вакуум с н ен улевой эн ер ги ей ; 3) п р и н ц и п кван то вы х ф луктуац и й , т. е. случ ай н о сти , вер оятн о сти , н ео п р ед елен н о сти , н еп р ед сказуем о сти и т. д . П р и н ц и п н еоп р ед елен н о стей В ер н ер а Г ей зен б ер га н ас и н тер есует с то ч ки зр ен и я ф и ло со ф ско го ви д ен и я м и ра м и кр о ч асти ц : во -п ер вы х , п р и н ц и п н еоп р ед елен н о стей является всеоб щ и м и ун и вер сальн ы м п р и н ц и п о м . И з п р и н ц и п а н ео п р ед елен н о стей В . Г ей зен б ер га вы текаю т тр и ф и ло со ф ско го п о ряд ка след стви я: 1) п о зн ан и е м и кр оч асти ц н о си т веро ятн о стн ы й х ар актер : класси ч еско е то ч н ое зн ан и е зам ен яется кван то во -вер оятн о стн ы м зн ан и ем ; 2) стро ги й д етер м и н и зм как о д н о зн ач н о е зн ан и е п р и ч и н н о -след ствен н о й связи и зави си м о сти м еж д у явлен и ям и зам ен яется и н д етер м и н и зм ом как н ео д н озн ач н ы м веро ятн о стн ы м п р и н ц и п ом п р и ч и н н о сти ; 3) сам о класси ческо е п о н яти е тр аектор и и д ви ж ен и я ч асти ц ли ш ается ф и зи ч еско го см ы сла: в си лу д уали сти ч еско й п ри р о д ы ч асти ц ы -во лн ы о сущ ествляется м н о гом ер н о сть ее д ви ж ен и я в п ро стр ан стве-вр ем ен и . О дним словом , п р и н ц и п н ео п р ед елен н о стей В . Г ей зен б ер га как ф ун д ам ен тальн ы й п р и н ц и п кван то во й ф и зи ки п р ед ставляет со б о й ко р ен н о й , р ад и кальн ы й п ер есм о тр о сн о вн ы х п р ед ставлен и й класси ч еско й ф и зи ки м акро ч асти ц — зам ен а д етер м и н и зм а и н д етерм и н и зм ом , стр о ги х д и н ам и ч ески х зако н ов зако н ам и веро ятн о сти , тр аекто р и и д ви ж ен и я м акро ч асти ц м н о го м ерн о стью д ви ж ен и я м и кро ч асти ц в п р о стр ан стве-вр ем ен и . И все ж е главн о е о тли ч и е м и кром и р а о т м акро м и р а в его д уали сти ч еско й п р и р од е ч асти ц ы -волн ы , т. е. в и х ко р п ускуляр н о во лн ово й п р и р од е. П оэтом у п р и н ц и п н ео п р ед елен н остей В . Г ей зен б ер га является вы р аж ен и ем сущ н о сти это го д уали зм а: д уали зм есть сущ н о сть п ри р о д ы м и кро ч асти ц . В то ро й м ом ен т, с котор ы м С . Х о ки н г связы вает и злучен и е ч ер н ы х д ы р , — м и р ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц : м и р ви р туальн ы х части ц и ан ти ч асти ц — это н е ставш и й р еальн ы й м и р , а м и р веч н о го стан о влен и я н еб ы ти я в б ы ти е и , н ао б оро т, п р евращ ен и я б ы ти я в н еб ы ти е, и т. д . М о ж н о это п о ло ж ен и е м етаф ор и зо вать с н и ц ш еан ски м п о н и м ан и ем ап о лло н и зм а и д и о н и си зм а: ап о лло н и зм — п о р яд о к, сп о ко й стви е, ц ар ство уп ор яд о ч ен н о сти и о р ган и зован н о сти , а д и о н и си зм — б уй ство , б есп о ряд о ч н ость, х ао с и х ао ти зац и я. И все ж е В селен н ая и ее п р и ро д а так устр о ен ы , ч то в о сн о ве п о ряд ка всегд а леж и т х ао с: б ез х ао са н ет п о ряд ка и , н аоб ор о т, н ет х аоса б ез п о ряд ка. В ели ки й Г егел ь б ы л п р ав, ко гд а о н утвер ж д ал, ч то во всем — в п р и р од е, м ы ш лен и и и со ц и ум е, — сам ы м ф ун д ам ен тальн ы м является н е ставш ее, а стан овлен и е. М и р ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц — м и р стан о влен и я. В о -п ервы х , и з это го м и р а ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц ро ж д аю тся го то вы е, р еальн ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы как оф орм и вш и еся, ставш и е и , н ао б оро т, гото вы е, ставш и е, о ф орм и вш и еся п о д вер гаю тся д езо р ган и зац и и , д естр уктур и ро ван и ю , х ао ти зац и и , п р евращ аясь сн о ва в м и р ви р туальн о сти : м и р ви р туальн о сти как м и р х ао са и х аоти зац и и леж и т в
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
297
297
о сн о ван и и вещ ествен н о -п о лево го м и ра го то вы х , р еальн ы х , ставш и х ч асти ц и ан ти ч асти ц . В о -втор ы х , ви р туальн ы й м и р аб со лю тн о н еотд ели м о т вещ ествен н о п о лево го м и ра: ви р туальн ы е ч асти ц ы в кач естве п р ом еж уто ч н ы х вектор н ы х ч асти ц всегд а уч аствую т во всех ти п ах взаи м од ей стви й . М ало то го, как п р ом еж уто ч н ы е вектор н ы е ч асти ц ы — б о зо н ы — о н и о п р ед еляю т х ар актер всех взаи м о д ей стви й . Б о зо н ы как ви р туальн ы е ч асти ц ы о сущ ествляю т взаи м о д ей стви я м еж д у ф ер м и о н ам и : в кван товой тео р и и п оля п о это м у ф ер м и о н н ы е взаи м о д ей стви я н ем ы сли м ы б ез ви р туальн ы х б о зо н ов. В -тр етьи х , с ви р туальн о стью связан о такж е и злуч ен и е в р езультате ан н и ги ляц и и . Т аки м о б разом , в м и р е кван то во й м атер и и п о ка м о ж н о вы д ели ть тр и сло я (п ласта) м атер и и : 1) вещ ествен н ая м атер и я (элем ен тар н ы е ч асти ц ы , атом ы , м о лекулы и т. д .); 2) п о левая м атери я н ам и и д ен ти ф и ц и р уется с ти п ам и си л взаи м о д ей стви й ; 3) ви р туальн ая м атер и я как м атер и я кван тово го вакуум а: кван то вом у вакуум у и м м ан ен тн о п р и сущ а ви р туальн ая м атер и я. К ван то вы й вакуум аб со лю тн о н еотд ели м от ви р туальн о й м атер и и : кван то вы й вакуум н е есть п усто е п р о стр ан ство класси ч еско й ф и зи ки как и д еали зи р о ван н о е. В м и р е н ет п усто го п ро стр ан ства-вр ем ен и : о н о зап о лн ен о всегд а и везд е так и ли и н ач е то й и ли и н ой м атер и ей : «тем н о й м атер и ей » как си ло й гр ави тац и и зап о лн ен о п р о стр ан ство -вр ем я во В селен н о й , а б ар и о н н о й м атери ей — п р о стр ан ство -вр ем я в м и кро м и р е. К ван то вы й вакуум как п р о стр ан ство -вр ем я в м и кро м и р е зап о лн ен ви р туальн о й м атер и ей как ч астью б ар и он н о й м атер и и . П оэто м у кван то вы й вакуум — ви р туальн ы й вакуум с н ен улево й эн ер ги ей : о н есть вакуум кван то вы х ф луктуац и й . О н есть м и р д и о н и си зм а.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
298
298
Р аздел III. О Т Т Я Г О Т Е Н И Я К А Н ТИ ТЯ ГО Т ЕН И Ю С ам о е и н тер есн о е — ч еловек. Б . П а скаль О ткуд а м ы , кто м ы и куд а м ы . И . К ант Ч то б ы и сп еч ь яб лоч н ы й п и р о г, н уж н о и зо б р ести В селен н ую . К . С а га н
Г л ав а 7. К р уп н ом асш табн ая стр ук тур а В сел ен н ой (К М С ) И м ен н о кр уп н о м асш таб н ая стр уктур а В селен н о й , со сто ящ ая и з галакт и к со звезд н ы м м и р ом , ско п лен и й галакти к и свер хско п лен и й , является н аш ей ко см и ч еско й о б и телью , гд е н а сам о м краю сп и р альн о го «р укава» н аш его М леч н ого П ути м ы , лю д и , ж и вем . Ж и зн ь м о гла во зн и кн уть то лько с о б р азо ван и ем галакти к со звезд н ы м м и ро м , ко то р ы й д ает н ам свет и теп ло , о б о гр евая о кр уж аю щ ее н ас п ро стр ан ство В селен н о й : б ез света и теп ла, д аваем ы х н аш ей звезд о й С о лн ц ем , о кр уж аю щ ее н ас п р о стр ан ство В селен н о й п р ед ставляет со б о й аб со лю тн ую тем н ую н о ч ь с тем п ер атур о й н и ж е н улево й о тм етки -2 70 °С . И н еслуч ай н о то о б сто ятельство, ч то д ревн и е еги п тян е сво и м б о го м н азы вали С о лн ц е. А д ревн и е гр еки сч и тали , ч то З евс как О гн ед ер ж ец является Б о го м всех б о го в и лю д ей . В сво и х м н о го ч и слен н ы х раб о тах М и р ч а Э ли ад е р ассм атр и вает в м и ф о ло ги и тр и ко см о го н и ч ески х м и ф а: 1) м и ф о сотво р ен и и м и р а; 2) м и ф о п ро и схо ж д ен и и м и р а; 3) м и ф о вр ем ен и гетер о н о м н о м : п р о ф ан н ое и свящ ен н о е вр ем я. П р и это м М и р ч а Э ли ад е п о д ч ер ки вает и акц ен ти р ует сво е вн и м ан и е н а п р о б лем е ц ен н о сти и см ы сла м и ф ов ар х аи ч н ы х лю д ей .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
299
299
Ч то б ы д ей ство вать и б ы ть, ар х аи ч н ы е лю д и в р и туалах , об ряд ах , ц ер ем о н и ях, тан ц ах , п есн оп ен и ях все освящ али , п р и д авая сво и м д ей стви ям и ф ор м ам п овед ен и я см ы сл, зн ач и м о сть и ц ен н о сть: см ы сл, зн ач и м о сть и ц ен н о сть есть п р о д укты ар х аи ч н о го ч ело века, п о гр уж ен н о го в свой культур н ы й ко н текст. М и ф — н аш м и р , в ко то ром м ы ж и вем и зн аем : о н о д и н д ля всего ч ело веч ества. В это м м и р е м н о ж ество ти п о в культур ы : в ед и н о м н аш ем м и р е м н о ж ество сам ы х р азли ч н ы х, а и н о гд а п р осто н есовм ести м ы х ти п ов культур ы . Н о н есм о тр я н а р азли ч и е со ц и альн о -эко н ом и ч ески х стру ктур и ти п ов культур ы , у всех н аро д о в, этн о со в д ухо вн о е ед и н ство : д ух у н ар о д о в ед и н . О н п р оявляется и в и х м и ф о ло ги ч еско м со зн ан и и и м ы ш лен и и : сам ы е р азн ы е н ар о д ы , стоящ и е н а сам ы х р азли ч н ы х соц и о культур н ы х ур овн ях (ар х аи ч н о м , тр ад и ц и о н н о м и р азви то м ), и м ели и вы р аб о тали каки е-то ед и н ы е п о д ух у м и ф ы . Т аки м и м и ф ам и являли сь м и ф ы ко см о го н и ч еско го со твор ен и я м и р а и о п р о и сх о ж д ен и и м и р а, а в о сн о ве эти х ун и вер сальн ы х ко см о гон и ч ески х м и ф о в леж ала о д н а и та ж е и д ея гетер о н ом н о го вр ем ен и : ко см о ло ги ч ески й м и ф о со твор ен и и м и р а и ко см оло ги ч ески й м и ф о п ро и схо ж д ен и и м и ра — это м и ф ы , ко то р ы е совер ш аю тся и п ро и схо д ят во вр ем ен и . А вр ем я в м и ф о ло ги и — гетер он о м н ое п о н яти е, а н е го м о ген н о е: гетер о н о м н о сть вр ем ен и в м и ф е — это аб со лю тн о ч етко е и н ед вусм ы слен н о е р азли ч ен и е врем ен и свящ ен н о го о т вр ем ен и п р о ф ан н о го , м и р ско го. С вящ ен н ое вр ем я — сакр альн о е вр ем я, вр ем я как ли тур ги ч еско е есть н еи зм ен н о е и веч н о е: свящ ен н о е вр ем я как ли тур ги ч еско е — вр ем я н етекущ ее и н етлею щ ее. Э то есть вр ем я б ессм ер ти я д уш и и ее своб о д ы : о н о есть р ай ско е вр ем я б лаго д ен стви я и и зо б и ли я. С вящ ен н о е вр ем я — вр ем я, в ко то ром н е д ей ствую т н и зако н п р и ч и н н о сти , н и зако н карм ы , и п о том у в н ем о тсутствует зако н р азр уш ен и я всего и см ер ти : свящ ен н о е вр ем я есть вр ем я, в ко торо м о тсутствует эсх ато ло ги ч н о сть п р о ф ан н о го м и р ско го вр ем ен и . П ро ф ан н о е м и р ско е вр ем я — эсх ато логи ч н о е вр ем я, об лад аю щ ее н ач алом и ко н ц ом всякого и лю б о го сущ ество ван и я: п р о ф ан н о е вр ем я есть вр ем я всяко го и лю б о го сущ ество ван и я. С ущ ествован и е м и р ско е в о н то ф ан и и есть п р о ф ан н о е сущ ество ван и е: п р о ф ан н ое сущ ество ван и е есть сущ ество ван и е эсх ато ло ги ч н ое, т. е. сам о сущ ество ван и е эсх ато ло ги ч ески вр ем ен н о е. В сякое сущ ество ван и е п о сво ей сущ н о сти эсхато ло ги ч ески вр ем ен н о е: как эсх ато ло ги ч ески вр ем ен н о е сам о п о себ е сущ ество ван и е и м еет н ач ало сво ей б ы ти й н о сти и и м еет ко н ец со б ствен н о й б ы ти й н о сти . Т аки м о б р азо м , сам о м и р ско е сущ ество ван и е в о н то ф ан и и как п р оявлен и и б ы ти й н о сти — п ро ф ан н о е вр ем я, о б лад аю щ ее эсх ато ло ги ч ески м кон ц о м . С лед о вательн о , м и р ско е сущ ество ван и е в о н то ф ан и и как сф ер е п ро явлен и я б ы ти й н о сти — сф ер а д ей стви я зако н а н еп р ер ы вн о го р азр уш ен и я и разло ж ен и я, зако н а н еп рер ы вн о го п ревр ащ ен и я б ы ти й н о го сущ ество ван и я в н еб ы ти й н о е: о н то ф ан и я, след о вательн о , есть сф ер а н еп р ер ы вн ого п ро явлен и я б ы ти я и его п р евращ ен и я в н еб ы ти е. О н то ф ан и я — сф ер а п о сто ян н о го п р евр ащ ен и я п ор яд ка как уп о ряд о ч ен н о го б ы ти я в х ао с как б есп о ряд о к: н ач ало сотвор ен и я б о го м м и р а — п о ряд о к, ко торы й н еп р ер ы вн о и п о сто ян н о р азр уш ается и р азлагается в х ао с, в б есп о ряд о к, т. е. н еб ы ти е. И м ен н о это т х ао с (б есп ор яд о к), п р и во д ящ и й л ю д ей к н еи зб еж н о м у ко н ц у, см ер ти , б о льш е всего стр аш и т ч ело века м и ф и ч еско го, лю д ей как ар х аи ч н ы х , так и тр ад и ц и о н н ы х о б щ еств. А р азве со врем ен н о го ч ело века н е этот х ао с, н еб ы ти е, см ер ть б есп око и т? П р и это м со верш ен н о оч еви д н о, что ч ем д альш е д ли тся вр ем я о т н ач ала
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
300
300
твор ен и я м и р а, тем б о льш е п ор яд о к п о д ви гается к р азр уш ен и ю и б есп ор яд ку, п р евращ аясь в х ао с: теч ен и е вр ем ен и вед ет к х ао су. И еро ф ан и я и тео ф ан и я — сф ер ы уп ор яд оч ен н о сти : свящ ен н о е вр ем я, п р и сущ ее эти м сф ер ам — уп о р яд о ч ен н о е вр ем я. И м ен н о как уп о ряд о ч ен н ы е сф ер ы и еро ф ан и я и тео ф ан и я являю тся сф ер ам и б ессм ер ти я и сво б о д ы д уш и , б лаго д ен стви я и р ай ско го и зо б и ли я, и как тако вы е о н и , т. е. и еро ф ан и я как п ро явлен и е свящ ен н о го , сакр альн о го и тео ф ан и я как п р о явлен и е б о га и б о ж ествен н о го д еян и я, являю т ся д ля м и ф и ч еско го ч ело века и д еальн ы м и си м во ли ч ески м и о б р азц ам и , м од елям и , п ар ад и гм ам и всех ви д ов ч ело веч еско й ж и зн и , д ей стви я и п овед ен и я. И м ен н о п оэто м у м и ф и чески й ч ело век о сущ ествляет в сво и х р и туалах , р и туальн ы х ц ер ем о н и ях , об р яд ах , и н и ц и ац и и , тан ц ах , п есн о п ен и ях и т. д ., о д н и м сло во м , во всех сво и х р и туальн ы х м ан и ф естац и ях , «во звр ат к п р ош лом у»: это п о стоян н о е во звр ащ ен и е м и ф и ч еского ч еловека в сво и х си м во ли ч ески х и м и сти ч ески х д ей ствах к п р ош ло м у есть его стр ем лен и е все о свящ ать свящ ен н ы м см ы слом , зн ач и м о стью и ц ен н о стью : что б ы д ей ствовать и б ы ть, о н д о лж ен все о свящ ать свящ ен н ы м см ы сло м , зн ач и м о стью и ц ен н о стью . Д ля м и ф и ч еско го ч еловека то лько и то лько свящ ен н ое, сакр альн о е м о ж ет б ы ть о б р азц ом , п ар ад и гм о й всех ви д о в и ф ор м ч ело веч еско го сущ ество ван и я, д ей стви я, ж и зн и и п о вед ен и я: а д л я д еян и я и ч то б ы б ы ть луч ш е, ч ем о н есть, н уж н ы м и ф и ч еском у ч ело веку о б р азц ы , п ар ад и гм ы , м о д ели и д еальн ы е. Т аки м об р азом , ко см о го н и ч ески е м и ф ы о сотво р ен и и и о п ро и схо ж д ен и и м и р а б о лее ц ен н о стн ы е м од ели , чем и сти н н о -п о зн авательн ы е. Е сли го вор и ть о п о зн авательн о м зн ач ен и и и х , т. е. косм о го н и ч ески х м о д елей , то о н и являю тся м о д елям и ско р ее всегд а сам о п о зн ан и я м и ф и ч еско го ч ело века, чем п о зн ан и я и и сслед о ван и я К о см о са как уп о ряд о ч ен н о й си стем н о й ц ело стн о сти . Б езусло вн о, ар х аи ч н ы й ч ело век и н туи ти вн о ч увство вал, ви д ел и слы ш ал, ч то в м и р е м и р ском есть какая-то п о вто ряем о сть, ц и кли ч н о сть, р и тм и ч н о сть, т. е. усто й ч и во сть б ы ти я вещ ей в м и р е. Э та усто й ч и вость и п о вторяем о сть б ы ти я в ко см о го н и и служ ат твер д ы м о сн ован и ем вер ы м и ф и ч еско го ч ело века в свое сущ ество ван и е. О д н ако это эм о ц и о н альн о -ч увствен н о е во сп р и яти е м и р а служ и ло о сн о ван и ем и х о ц ен ки ж и зн и и ж и зн ед еятельн о сти : эта о ц ен ка и м п р и д авала б олее ц ен н о стн ы й см ы сл и х ж и зн и , ч ем п о зн авательн о -и сти н н ы й . М ы х о ти м сказать, ч то косм о го н и ч ески е м и ф ы о со тво р ен и и и п рои сх о ж д ен и и б о лее ц ен н о стн о -см ы словы е и о р и ен тац и о н н о -ц ен н о стн ы е м о д ели д ля п о д р аж ан и я, ч ем п о зн авательн ы е. Б езусло вн о, ко см о го н и ч ески е м и ф ы о сотвор ен и и и п ро и схо ж д ен и и м и р а есть и п о зн авательн о -ц ен н о стн ы е м о д ели (усто й ч и во сть б ы ти я вещ ей в м и ре, и х п о вто ряем о сть, ц и кли ч н о сть и р и тм и ч н ость), о д н ако н а п ер во м п лан е, ко гд а лю д и ар х аи ч н ы х об щ еств стро и ли и со зд авали эти м и ф ы , стоял во п ро с о ц ен н о стн о м см ы сле и ц ен н о стн о -ор и ен тац и о н н о й и х зн ач и м о сти . Э то п р об лем а сам о п о зн ан и я, сам о д о стато ч н о сти , сам о ц ен н о сти , сам о ц ели ч ело века арх аи ч н ы х о б щ еств.
§1. Г ал ак ти к и Ч ер ез 2 -3 м и лли ар д а лет п о сле Б о льш о го взр ы ва п оявляю тся галакти ки , а в н и х п р о и сх од и т звезд оо б р азо ван и е: галакти ки о б ъ ед и н яю тся в гр уп п ы и ско п лен и я, а ско п лен и я составляю т свер х ско п лен и е, в со став ко то ро го вхо д ят со тн и ты сяч галакти к.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
301
301
С лед о вательн о , расш и р ен и е В селен н о й п р ед ставляет со б о й п осто ян н о е и н еп р ер ы вн о е усло ж н ен и е сам о ор ган и зац и и м атер и и во В селен н о й : суть это го р асш и р ен и я В селен н о й в н еп р ер ы вн ом усло ж н ен и и , в п ер еход е в р езультате сам оор ган и зац и и м атер и и о т элем ен тарн о го , п ро сто го к сло ж н ом у, а о т сло ж н ого — к суп ер сло ж н о м у. В селен н ая — суп ер сло ж н ая суп ер си стем а, ко то рая п ро является в ко см о сф ер е, б и о сф ер е и со ц и о сф ер е (н о о сф ер е): вен ц о м ее тво р ен и я является н о о сф ер а (сф ер а со ц и ум н о го р азум а, т. е. ко ллекти вн о го , всеч еловеческо го р азум а). И так, р асш и рен и е В селен н о й есть: 1) ее ед и н ство ; 2) ее м н о го об р ази е; 3) ее усло ж н ен и е. Р о ж д ен н ая В селен н ая в п ер вы е м и лли ар д н ы е д о ли секун д ы п о сле Б о льш о го взр ы ва б ы ла б есч асти ч н о й В селен н о й : сам ая р ан н яя В селен н ая, ро д и вш аяся в п ер вы е м и лли ар д н ы е д о ли секун д ы п о сле Б о льш о го взр ы ва, б ы ла б есч асти ч н о й и , след о вательн о , б езвещ ествен н о й . Ч асти ц ы р о ж д аю тся п о зж е, ко гд а то лько ч то р од и вш аяся В селен н ая п ох о ло д ала: только п р и р езко м , т. е. катас тро ф и ч еско м , п о н и ж ен и и тем п ер атур ы и п о хо лод ан и и стр уктур и р овалась В селен н ая как ч асти чн ая, а вещ ествен н о й стр уктурой о н а стан о ви тся ли ш ь ч ер ез 100 0 лет п о сле Б о льш о го взр ы ва, то гд а, ко гд а п о являю тся атом ы как н асто ящ ее и п о д ли н н о е вещ ество , а и з н и х м о лекулы . Н ам важ н о п о д ч ер кн уть, что В селен н ая, то лько ч то р од и вш аяся ср азу п о сле Б о льш о го взр ы ва, ко гд а о н а н ахо д и лась в терм о д и н ам и ч еском р авн овеси и в м и лли ар д ы м и лли ар д о в м и лли ар д о в гр ад усо в, б ы ла б есч асти ч н о й и н евещ ествен н о й : п р и тако й суп ер го ряч ей В селен н о й и склю ч ен сам п р о ц есс стр уктур и ро ван и я. С тр уктур и ро ван и е м атер и и м о ж ет п ро и сх од и ть и , д ей стви тельн о , п р о и схо д и т тогд а, ко гд а суп ер го ряч ая В селен н ая стан ет «теп ло й »: в «теп ло й кух н е» стан о ви тся во зм о ж н ы м и зго товлен и е таки х и зы скан н ы х б лю д , как эн ер го ем ки е элем ен тар н ы е ч асти ц ы и и х суп ер п ар тн еры (ф ер м и о н ы и б о зо н ы ). В то р ы м ф ун д ам ен тальн ы м усло ви ем д ля ч асти ч н о го стр уктуро ван и я В селен н о й , кр ом е р езко го п о н и ж ен и я тем п ер атур ы и о х лаж д ен и я, является катастро ф и ч еско е п о н и ж ен и е ги п ер п ло тн о сти м атер и и . Е сли п ер во н ач ало м Б о льш о го взр ы ва п ри зн ать о соб о е со сто ян и е си н гуляр н о сти как б еско н еч н о сть п лотн о сти м атер и и и и скр и влен н о сти п р о стр ан ства -вр ем ен и , то в этом п ер во н ач але си н гуляр н о сти аб со лю тн о и склю ч ен о о б р азо ван и е каки х б ы то н и б ы ло ч асти ц : п р и б еско н ечн о й п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о сти п р о стр ан ствавр ем ен и и склю ч ен ы всяки е ф и зи ч ески е п р о ц ессы стр уктур и ро ван и я м атер и и . П оэто м у н ео б х од и м Б о льш о й взр ы в, в результате ко то ро го ги п ер п ло тн о сть м атер и и стан о ви тся катастро ф и ч ески р азр еж ен н о й , а б еско н еч н ая и скр и влен н о сть п р о стр ан ства-вр ем ен и катастро ф и ч ески р аскр уч и вается, р азм аты вается, о д н и м сло во м , п р еж д е всего д о лж н о р асш и р яться б еско н еч н о и скри влен н о е вн утр ь п р о стр ан ство -вр ем я, т. е. свер н уто е, закруч ен н о е вн утр ь, ком п акти ф и ц и р о ван н ое: б ез р астяги ван и я, р аскр уч и ван и я и р азм аты ван и я б еско н еч н о и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и вн утр ь, т. е. ком п акти ф и ц и р о ван н о го п р о стран ства -вр ем ен и , аб со лю тн о н ем ы сли м о р асш и р ен и е В селен н о й как катастро ф и ч еско е п о хо ло д ан и е и катастро ф и ч еско е р азр еж ен и е ги п ер п ло тн о сти м атер и и . Д ля то го ч то б ы суп ер горяч ая и ги п ер п ло тн ая В селен н ая стала р асш и ряться, н ео б хо д и м о р астяги ван и е и р аскр уч и ван и е б еско н еч н о и скр и влен н о го п ро стр ан ства-вр ем ен и вн утр ь в си н гуляр н о сти : р асш и р ен и е В селен н о й есть п р еж д е всего р астяги ван и е
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
302
302
и скр и влен н о го вн утр ь п ро стр ан ства-врем ен и в си н гуляр н о сти . Т о лько Б о льш ой взр ы в как катастро ф а сп осо б ен к р астяги ван и ю б еско н еч н о и скр и влен н о го вн утр ь п р о стр ан ства-вр ем ен и . И так, р асш и рен и е В селен н о й как след стви е Б о льш о го взры ва вклю ч ает в себ я: 1) п о хо лод ан и е ее; 2) р азр еж ен и е ги п ер п ло тн о й м атер и и ; 3) р астяги ван и е и скр и влен н о го вн утр ь п ро стр ан ства-вр ем ен и . Т о лько п р и эти х усло ви ях р асш и р ен и я В селен н о й стало во зм о ж н ы м стан о влен и е ч асти ч н о й и вещ ествен н о й В селен н о й : такая В селен н ая ещ е б ы ла б ез звезд , галакти к, ско п лен и й и х и свер х ско п л ен и й , ко тор ы е о б р азую тся то лько ч ер ез 2 -3 м и лли ар д а лет п о сле Б о льш ого взр ы ва. З н ач и т, н аш а В селен н ая п о ч ти в теч ен и е 2 -3 м и лли ар д ов лет п о сле Б о льш ого взры ва «ж и ла» б ез звезд н о го м и р а, б ез галакти к и зако н а Э . Х аб б ла, ско п лен и й и сверх ско п лен и й . Э то т кр уп н о м асш таб н ы й косм и ч ески й м и р во В селен н о й п ояви лся то лько ч ер ез 2— 3 м и лли ард а лет п о сле Б о льш о го взр ы ва. С лед о вательн о , д ей стви тельн о , н аш а В селен н ая — ставш ая суп ер си стем а в сво ей и стор и ч еско й эво лю ц и и , н ач и н ая с суп ер го ряч его со сто ян и я ее ч ер ез «теп ло е» к хо ло д н ом у: то лько в «х о ло д н о й » кух н е н ач и н ается н асто ящ ее и зго то влен и е вещ ествен н ы х б лю д , таки х как атом ы и м о лекулы , б ез ко то р ы х н ем ы сли м ы ни звезд оо б р азован и е, ни галакти ко ф орм и ро ван и е и , след овательн о , н и ско п лен и я галакти к, н и сверх ско п лен и я. Н а сам о м д еле галакти ки н ач али ф о рм и ро ваться ч ер ез 2 -3 м и лли ард а лет п о сле Б о льш о го взр ы ва и з газо п ы левы х (т. е. м о лекуляр н ы х) об лако в, ко тор ы е п о д во зд ей стви ем си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я н ач али н акаляться и р асп ад аться н а со тн и м и лли ар д о в газовы х ш аро в, ко то р ы е, в свою о ч ер ед ь, п о д во зд ей стви ем м ощ н о й си лы тяго тен и я н акаляю тся д о кр асн а, и в и х н ед р ах п о д н и м ается тем п ер атур а 1 0 00 0 гр ад усо в и б о лее, ч то яви ло сь усло ви ем н ачала тер м о яд ер н ы х р еакц и й п р евр ащ ен и я во д ор од а в гели й : с это го м ом ен та газо вы е ш ар ы загор аю тся и стан о вятся звезд ам и . К аж д ая галакти ка вклю ч ает в сво й со став о т 10 0 д о 2 00 м и лли ар д ов звезд : п о след н и е являю тся о сн о вн ы м и стр уктур н ы м и ко м п о н ен там и галакти ки . Н о, как м ы уж е п и сал и , галакти ки б ы ваю т элли п ти ч ески е, сп и р альн ы е, ли н зо п о д о б н ы е, н еп р ави льн ы е, кар ли ко вы е и т. д .: элли п ти ч ески е галакти ки — сам ы е стар ы е, в котор ы х п о ч ти н е п ро и сх од ят п р о ц ессы звезд о об разо ван и я, н о зато о н и со д ер ж ат о гро м н ы е гало , котор ы е во об щ е н е светятся и н е и злуч аю т н и каки х электро м агн и тн ы х и злуч ен и й . П о этом у, как п р ед п о лагаю т уч ен ы е-сп ец и али сты , эти о гро м н ы е гало п р ед ставляю т соб о й м ощ н ую ко н ц ен тр ац и ю «тем н о й м атер и и »: в о тд ельн ы х случ аях ко н ц ен тр ац и я «тем н о й », «н еви д и м о й », «скр ы то й » м атер и и в элли п ти ч ески х галакти ках д о сти гает о гро м н ы х р азм ер ов и со ставляет п о ч ти 95 % всей м ассы галакти ки . С лед о вательн о , в элли п ти чески х галакти ках «ви д и м ая», «светящ аяся» м атер и я со ставляет всего 5 % . С п и р альн ы е галакти ки — о тн о си тельн о м о ло д ы е, в ко то р ы х п р о и сх од ят и н тен си вн ы е п ро ц ессы звезд оо б р азо ван и я, п оэтом у в н и х со о тн ош ен и е б ар и о н и ч еской (т. е. «светящ ей ся», «ви д и м о й ») м атери и и ан ти б ари о н и ч еско й (т. е. «тем н о й », «н еви д и м о й ») м атер и и со ставляет соо тветствен н о п р и б ли зи тельн о 50 н а 5 0 % . З н ачи т, в сп и р альн ы х галакти ках п ро ц ессы звезд о об р азо ван и я б уд ут п р о д о лж аться ещ е м н о го м и лли о н о в и м и лли ар д о в лет: н аш а гал акти ка М леч н ы й П уть о тн о си тся к сп и р альн ы м галакти кам , гд е п ро и схо д и т р о ж д ен и е м о ло д ы х звезд . Н аш а звезд а С о лн ц е, о т котор о й зави си т сам а ж и зн ь н а З ем ле и , след о вательн о , м ы , лю д и , — отн оси тельн о
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
303
303
м о ло д ая звезд а, во зр аст к о то ро й н е б о лее 10 м и лли ар д о в лет: ей п р ед сто и т п р о д о лж и ть сво ю «ж и зн ь» ещ е п р и м ерн о н а 1 0 м и лли ар д о в лет. Ч ем м асси вн ее звезд а, тем в ее н ед р ах б ы стр ее п ро текаю т тер м о яд ер н ы е р еакц и и и тем сам ы м ко ро ч е сро к ее ж и зн и : н аш а звезд а С о лн ц е, ко тор ая д ает н ам в се н ео б х о д и м о е д ля ж и зн и н а З ем ле, о тн о си тся п о сво ей м ассе к ср ед н ей звезд е. М о ж н о условн о сч и тать, ч то и з 10 галакти к: 1) элли п ти ч ески е — 3; 2) сп и р альн ы е — 6; 3) о стальн ы е — 1. И з это го м ож н о сд елать вы вод о том , ч то о сн овн ая м атер и я (т. е. м асса и , след о вательн о , эн ер ги я) со д ер ж и тся в элли п ти ч ески х и сп и р альн ы х галакти ках: ко н ц ен тр ац и я м ассы в н и х со ставляет б о лее 90 % , а о стальн ая ч асть м атери и со д ер ж и тся в ли н зо п о д о б н ы х , н еп р ави льн ы х и кар ли ко вы х галакти ках . П р и этом б ольш ая ч асть «тем н о й м атер и и » со д ер ж и тся в элли п ти ч ески х и сп и р альн ы х галакти ках : 95 % м ассы в элли п ти ч ески х галакти ках составляет «тем н ая м атер и я», а в сп и р альн ы х галакти ках — 5 0 % . Н о сп и р альн ы х галакти к в д ва раза б о льш е, ч ем элли п ти ч ески х . С лед о вательн о , как о тм еч ает п ро ф ессо р М Г У И . М . К ап и то н о в в сво ей кн и ге «В вед ен и е в ф и зи ку яд р а и ч асти ц », «тем н ая м атер и я» аб со лю тн о п рео б лад ает н ад «ви д и м о й м атер и ей », т. е. ан ти б ар и он и ч еская м атер и я н ад б ар и о н и ческо й , в со о тн о ш ен и и 9 5 % н а 5 % . Э то о д н а стор о н а п ро б лем ы соо тн ош ен и я б ар и о н и ч еско й и ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и и : о н а есть ко ли ч ествен н о е соо тн о ш ен и е и х . Н о есть вто рая, кач ествен н ая, стор о н а, ко то р ая заклю ч ается в то м , какая м атер и я б ы стр ее «сго р и т», а какая о стан ется веч н о? И н ы м и сло вам и , какая м атер и я б ы стр ее «и зн аш и вается» и «сго р ает» — б ар и о н и ч еская и ли ан ти б ар и о н и ч еская? О твет ясен и о д н о зн ач ен : б ы стр ее «сгор ает» б ар и о н и ч еская м атер и я (м ы ви д ели , ч то в чер н ы х д ы рах вся б ар и о н и ч еская м атер и я «сго р ает» п о д возд ей стви ем ан ти б ар и он и ч еско го (т. е. гр ави тац и о н н о го ) ко ллап са). М ало то го, все н ео д н ор од н о сти б ар и он и ч еско й м атер и и п о д гор и зо н то м со б ы ти й в ч ер н ы х д ы р ах сглаж и ваю тся, и сч езаю т и п р евр ащ аю тся в о д н у гр ави тац и о н н ую м ассу, т. е. «тем н ую м атер и ю »: б ар и о н и ч еская м атери я «сго р ает» и п р евращ ается в ан ти б ар и он и ч ескую , т. е. в «тем н ую », «н еви д и м у ю », «скр ы тую » м атер и ю . В о о б щ е в этой связи след ует д ать н еб о льш о е и кр атко е р азъ ясн ен и е о ч ер н о й д ы р е и о б и н ф о рм ац и и о н ей . С о верш ен н о сп р авед ли во утвер ж д ен и е о то м , ч то си ла ко ллап са как катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я в ч ер н ы х д ы р ах н асто лько си льн а, ч то д аж е свет н е м о ж ет вы р ваться и з н ее: если свет н е м ож ет вы рваться и з н ее, то н и ч то н е м о ж ет вы р ваться и з н ее, п о это м у м ы н е м о ж ем п о лучи ть и н ф о рм ац и ю (н и какую ) о чер н о й д ы р е. В о -п ер вы х , м ы д о лж н ы ч етко и ясн о п р ед стави ть р азли ч и е м еж д у звезд о й и ч ер н о й д ы рой : звезд а — это си стем а, ко гд а в ее н ед р ах п ро и сход ят терм о яд ер н ы е р еакц и и п р евр ащ ен и я во д о ро д а в гели й и т. д . З везд а — это си стем а, ко тор ая со хр ан яется д о тех п ор , п ока р аб о тает яд ер н ы й ко тел, и ко гд а этот яд ер н ы й котел п ер естает р аб о тать вслед стви е и сч ер п ан и я яд ер н о го то п ли ва, звезд а п ер естает б ы ть звезд о й : о н а п о д вер гается во зд ей стви ю м ощ н о й си лы гр ави тац и о н н о го сж ати я, т. е. ко ллап са, и в р езультате это го звезд а п ревр ащ ается в ч ер н ую д ы р у: ч ер н ая д ы р а — это н е звезд а, а ее «тр уп ». К ак в тр уп е ч ело века и сч езаю т все си м п то м ы и атр и б уты сам о го чело века как ж и во го и р азум н о го сущ ества, так и в тр уп е звезд ы и счезаю т и ли кви д и р ую тся все
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
304
304
сво й ства и х ар актер и сти ки звезд ы ко ллап сом как гр ави тац и о н н о й си ло й ч уд о ви щ н о го сж ати я: в ч ер н о й д ы р е как тр у п е звезд ы ун и ч то ж ен а и ли кви д и р о ван а вся и н ф орм ац и я о звезд е ко ллап со м . В это м со сто и т суть п р ави ла П р ай са, со гласн о ко то ро м у п рои сх о д и т «сглаж и ван и е н ео д н о ро д н о стей ». Е сли м ы в ч ер н ую д ы р у б уд ем б р о сать о д н у тон н у кам н ей , о д н у то н н у б р и лли ан то в, о д н у то н н у сп и р та, о д н у то н н у п ер ц а и о д н о тон н о го сло н а, то в р езультате коллап са м ы н е о б н ар уж и м н и ч его (н и кам н ей , н и б р и лли ан то в, н и сп и р та, н и п ер ц а, н и сло н овьи х ко стей ), кр ом е м ассы 5 то н н (н и зап ах а, н и го р еч и и т. д .). В си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах н и ч его н ет, кро м е гр ави тац и о н н о й м ассы : о д н а м асса и н и ч его д р уго го .
Р и с. 3.1
В си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах н е со д ер ж и тся н и ч его и аб со лю тн о н и ч его , кр ом е гр ави тац и о н н о й м ассы б еско н еч н ой п ло тн о сти : все сво й ства и кач ества звезд ы в ч ер н о й д ы р е как ее тр уп е ли к ви д и р о ван ы и ун и ч то ж ен ы ко ллап сом . П о этом у м ы н и ко гд а н е п олуч и м и з ч ер н о й д ы р ы н и какую и н ф ор м ац и ю о звезд е: м о ж н о п о лучи ть то лько и то лько и н ф орм ац и ю о ч ер н ы х д ы р ах, если о н и б уд ут и сп арять (и стекать) ч асти ц ы (С . Х о ки н г). Г алакти ка со сто и т и з коро н ы , гало -б алд ж а и д и ска (р и с. 3.1). В кор о н е галакти ки со д ер ж и тся «н еви д и м ая», «тем н ая» м атер и я, п рево сх од ящ ая в 10 р аз сум м ар н ую м ассу всей «ви д и м ой » м атер и и . Г алакти ки об р азо вали сь ч ер ез 2 -3 м и лли ар д а лет п о сле ро ж д ен и я В селен н о й в р езультате Б ольш о го взр ы ва. Э во лю ц и ю В селен н о й п осле Б о льш о го взр ы ва м о ж н о усло вн о д ели ть н а тр и п ер и о д а: 1. Э то — п ер и о д рад и ац и он н о -д о м и н ан тн о й ф азы , ко гд а п ро и сход и т о тд елен и е вещ ества и и злуч ен и я, ч асти ц и ан ти ч асти ц и р еляти ви стски е ч асти ц ы ан ти ч асти ц ы стан о вятся н ер еляти ви стски м и , и соо тветствен н о п о явлен и е си л взаи м о д ей стви й , связы ваю щ и х эти части ц ы и ан ти ч асти ц ы м еж д у со б о й в п р о ц ессах взаи м о д ей стви й . 2. В то ро й этап , о ч ен ь важ н ы й и сущ ествен н ы й в ц ело м в стр уктур оо б р азован и и В селен н о й , — это вещ ествен н о -д ом и н ан тн ая ф аза о б р азо ван и я атом ов и м о лекул, п р еж д е всего во д о ро д а и гели я как о сн о вн ы х и главн ы х д ей ствую щ и х ли ц в кр уп н о м асш таб н о м стр уктур оо б р азо ван и и В селен н о й — звезд , галакти к, ско п лен и й и х и сверх ско п лен и й . 3. Г алакти ко -д ом и н ан тн ая ф аза, ко гд а п р о и сход и т ф о рм и ро ван и е кр уп н о стр укту р н ы х ко см и ч ески х о б р азован и й во В селен н о й : сн ач ала о б р азую тся б о льш и е, а затем м ален ьки е. С н ач ала ч ер ез 2 — 3 м и лли ар д а лет п осле р о ж д ен и я В селен н о й об р азую тся галакти ки , а затем звезд ы , со ставляю щ и е о сн о вн ы е стр уктур н ы е ко м п о н ен ты галакти к.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
305
305
Э лем ен ты галакти к п р ед ставляю т со б о й газо вы е о б лака, со стоящ и е и з во д ор од а и гели я — х и м и ч ески х элем ен тов, об разо вавш и х ся в п ер вы е тр и м и н уты п о сле р о ж д ен и я В селен н о й , как о тм еч ает и звестн ы й вьетн ам о -ам ер и кан ски й астр о ф и зи к Т р и н х К суан Т х уан в сво ей кн и ге «В селен н ая». П од во зд ей стви ем си лы гр ави тац и и эти газо вы е о б лака р асп ад аю тся н а газо вы е ш ар ы : п р и расп ад е газо вы х о б лако в н а со тн и м и лли ар д ов газо вы х ш ар ов в эти х ш ар ах п р о и схо д и т о б разован и е вы со ки х тем п ер атур д о н еско льки х д есятков и сотен м и лли о н о в град усо в, ч то со зд ает усло ви я д ля тер м о яд ер н ы х р еакц и й п р евр ащ ен и я во д ор о д а в гели й : газо вы е ш ар ы загор аю тся и стан о вятся звезд ам и . З н ач и т, сн ачала галакти ки п р ед ставляю т соб о й м о заи ку газо вы х об лаков, ко то р ы е п о д д ей стви ем си лы тяго тен и я р аскалы ваю тся и р азд ро б ляю тся н а сотн и м и лли ар д ов газо вы х ш аро в, в н ед р ах ко тор ы х заго р аю тся яд ер н ы е ко стр ы , вы зы ваю щ и е тер м о яд ер н ы е р еакц и и п р евр ащ ен и я во д ор од а в гели й : яд ер н ы е ко стр ы п р евращ аю т газо вую п ы ль в звезд у как си стем у р авн о веси я м еж д у си ло й д авлен и я, вы зван н о й тер м о яд ер н ы м и п р о ц ессам и п р евр ащ ен и я во д о ро д а в гели й , и си ло й гр ави тац и о н н о го сж ати я соб ствен н о й м ассы звезд ы . С то ч ки зр ен и я ф и ло со ф и и и н тер есн о то об стоятельство , ч то п р и ро д а д ей ствует н е п о зако н ам ли н ей н о сти , а п о зако н ам н ели н ей н о сти : ли н ей н о сть есть п р ед ельн ы й (т. е. ч астн ы й ) случ ай н ели н ей н о сти : вся п р и ро д а во В селен н о й н ели н ей н а, а ли н ей н о сть — п р осто и д еали зац и я как аб стр аги ро ван и е о т н еко тор ы х случ ай н остей , о ткло н ен и й н еко то р ы х п арам етро в от зад ан н ы х . В о В селен н о й п ри и сслед о ван и и кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х об ъ екто в (звезд ы , галакти ки , ско п лен и я и х и сверх ско п лен и я — н и ж е м ы б о лее п од ро б н о р ассм о тр и м н ели н ей н о сть и х б ы ти я) п о казы вается, ч то ти ш и н а, п о ко й и р авн о м ер н о сть, котор ы е м ы н аб лю д аем в н аш ей о б ы д ен н о й ж и зн и , н аб лю д ая н еб есн ы й сво д и со зер ц ая н о ч ью зв езд н ы й м и р , о б м ан ч и вая ви д и м о сть: о н и есть и ллю зи и . З а ти ш и н о й , п о ко ем и р авн ом ер н о стью скр ы вается н еи сто вая п р и р од а В селен н о й : В селен н ая п о сущ еству н ели н ей н а, б и ф ур кац и я и ее эво лю ц и я катастро ф и ч н ы во всех ф орм ах п ро явлен и я ее н ели н ей н о й сущ н о сти . К ак м ы ви д ели , о б р азо ван и е б елы х кар ли ко в, п ульсар ов (н ей тро н н ы х звезд ) и ч ерн ы х д ы р — все эти п ро ц ессы катастро ф и ч н ы (вн езап н ы , случ ай н ы , м гн о вен н ы , н еп р ед сказуем ы и т. д .). Ч ерез п р и зм у эти х катастр о ф и ч ески х п ро ц ессо в, и х б уй ство , яр о сть и н еи сто вство н аука устан авли вает зако н ы как уп о ряд оч ен н ы е стр уктур ы , ко то р ы е и н вари ан тн о со хр ан яю тся: в х ао се тур б улен тн ы х п р о ц ессов н ауч н о е м ы ш лен и е ф и кси р ует си м м етр и ю зако н о в п ри р о д ы и тем сам ы м н а о сн о ве эти х п озн ан н ы х и н вар и ан тн ы х зако н о в о б ъ ясн яет х аос катастро ф и чески х п ро ц ессо в. В этом со стои т зад ач а и ц ель н ауч н о го п о зн ан и я: в х ао се уви д еть уп о р яд о ч ен н ую р егуляр н о сть и ор ган и зо ван н о сть. Х аос н е то лько б есп о ряд о к, н о и усто й ч и вы й п о р яд о к. С ам и галакти ки как ц ело стн ы е си стем ы н а п ер вы й взгляд отн о си тельн о усто й ч и вы , равн о м ер н ы , стаб и льн ы , а н а сам ом д еле в н ед р ах галакти к п р о и сх од ят н еи сто вы е и б ур н ы е катастро ф и ч ески е п р о ц ессы ги б ели о д н и х звезд и р о ж д ен и я н о вы х, д р уги х м о ло д ы х звезд : в яд р ах галакти к сущ ествую т квазар ы , яр кость каж д о го и з ко то р ы х п р евы ш ает яр ко сть ц ело й галакти ки . У ч ен ы е сч и таю т, ч то и сто ч н и ком эн ер ги и квазаро в являю тся чер н ы е д ы р ы . Г алакти ки н е н ахо д ятся в и зо ляц и и д руг о т д р уга: о н и вх од ят в гр уп п ы и ско п лен и я, в ко то р ы х сталки ваю тся м еж д у со б о й , сд и р ая с вн еш н и х об о ло ч ек звезд ы ; б о льш и е «п о ж и р аю т» м ален ьки е гал акти ки и тем сам ы м о н и зан и м аю тся «кан н и б али зм о м »; д ве галакти ки м о гут сто лкн уться и о б р азуется н овая, б о льш ая п о р азм ер у галакти ка.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
306
306
П оэто м у н еи сто вая В селен н ая н ели н ей н а: ее эво лю ц и я х арактер и зуется б и ф ур кац и о н н ы м и и катастр о ф и ч ески м и и зм ен ен и ям и и п ер ехо д ам и . П оэто м у со вр ем ен н о е ф и ло со ф ско е м ы ш лен и е в аутен ти ч н о сти с н ауч н ы м м ы ш лен и ем д о лж н о б ы ть н ели н ей н ы м м ы ш лен и ем , п о сто ян н о п ер ехо д ящ и м о т р авн овесн о го п о д хо д а к н ер авн овесн ом у, о т усто й ч и во й си стем ы к н еусто й ч и вости , о т усто й ч и во сти р ассм отр ен и я и сслед уем ы х явлен и й к б и ф ур кац и о н н ом у и катастро ф и ч еско м у п о д х од у к явлен и ям , со б ы ти ям , п р о ц ессам , п р о и сх од ящ и м в глуб и н н ы х н ед р ах н еи стовой В селен н о й , ч то б ы в х ао се устан о ви ть п о ряд о к. Т аки м о б р азом , н аш а, н ам и со зер ц аем ая В селен н ая п р и ви д е н о ч н о го н еб о сво д а п р ед ставляется как б уд то н еи зм ен н о й и стати ч еско й , а н а сам ом д еле в ее звезд н о галакти ч еско м м и р е п р ои сх о д ят ги ган тски е катастро ф ы , в р езультате ко то р ы х катастро ф и ч ески р азр уш аю тся н е то лько звезд ы , н о ц елы е галакти ки п р и и х сто лкн овен и ях с о гр ом н ы м и скор о стям и в сотн и ты сяч км /с. О д н ако эта гр ан д и о зн ая н ели н ей н о сть н аш ей В селен н о й н е о зн ач ает и н е м о ж ет о зн ач ать, ч то эти гр ан д и о зн ы е катастр оф и ч ески е п р о ц ессы п о казы ваю т аб со лю тн ую х ао ти ч ескую п р и ро д у н аш ей В селен н о й . И м ен н о п о этом у тр еб уется н ово е п о н и м ан и е сам ой п р и ро д ы и сущ н о сти х ао са, х ао ти зац и и и х ао ти ч н о сти : х ао с — н е только б есп ор яд о к, н о и п ор яд о к. В сам о м х ао се со д ер ж и тся в тай н и ках вы со ко уп о ряд очен н ая стр уктур а — стр ан н ы й аттр актор : это т аттр актор Э . Л о р ен ц а как то ч ка п р и тяж ен и я — н ач ало уп о р яд о ч ен н ости и ор ган и зо ван н о сти . М ало то го , в о сн о ве уп ор яд оч ен н ы х стр уктур всегд а леж и т и п р еб ы вает хао с: в сам ом х ао се б есп о ряд о ч н ы е х ао ти ч ески е п р о ц ессы уп о р яд о ч и ваю тся и сам о ор ган и зую тся. П о это м у сущ н о сть х ао са со сто и т и в д естр укти вн ой , и в ко н структи вн о й ф ун кц и и . З ад ача н ауки со сто и т в том , что б ы п о н ять со зи д ательн ую ф ун кц и ю х ао са, ч то б ы о б ъ ясн и ть его д естр укти вн ую ф ун кц и ю . Т аки м о б р азом , звезд н о -галакти ч ески й м и р н а п ер вы й взгляд каж ется ц ар ство м ти ш и н ы , р авн о м ер н о сти и стати ч н о сти , а н а сам о м д еле н е то лько звезд ы , н о и галакти ки в сво ей б ы ти й н о сти катастро ф и ч н ы : о н и д ви ж у тся с о гр ом н ы м и ско ро стям и , п р и б ли ж аю щ и м и ся к ско ро сти света — с, и сталки ваю тся м еж д у со б о й , в р езультате чего катастр о ф и ч ески р азр уш аю тся, о б р азуя н о вы е галакти ки . О д н ако это б уй ство , яро сть, н еи сто вство б ы ти я галакти к н ельзя п р ед стави ть и склю ч и тельн о как катастр о ф и ч ески е, д естр укти вн ы е п ро ц ессы . Н а сам ом д еле катастро ф а н е то лько р азр уш и тельн ы й п р о ц есс — д естр укти вн ы й , н о и ко н стр укти вн ы й , со зи д ательн ы й п р о ц есс. П оэто м у катастро ф а есть п р о ти вор еч и вы й п р о ц есс д и вер си ф и кац и и и и н н о вац и и : д и вер си ф и кац и я — р асп ад ц ело го н а о тд ельн ы е ч асти , а и н н о вац и я — со зи д ан и е н о во го и з эти х ч астей .
§2. Н ел и н ей н ость эв ол ю ц и и В сел ен н ой М ы уж е о тм ети ли , ч то та ти ш и н а, то т п о ко й и р авн ом ер н о сть, ко то р ы е во сп р и н и м аю тся н ам и п р и ви д ен и и и со зер ц ан и и н о ч н о го н еб есн о го м и р а, м ер ц ан и и звезд , см ен ы зи м ы и лета и т. д . — все это о д н а ви д и м о сть н аш его о б ы д ен н о го со зер ц ан и я и ч увствен н о го во сп р и яти я, о сн о ван н ы х н а п о всед н евн о м ж и тей ско м о п ы те ж и зн и зем лян : об ы д ен н о е ви д ен и е с п ом ощ ью ч увствен н о го во сп р и яти я д ает н ам ви д и м ую и и ллю зор н ую кар ти н у н еб есн о го свод а. Р ево лю ц и о н н ы й п р ор ы в в это м ви д ен и и звезд н о го м и р а сд елал, б езусло вн о , Г али лео Г али лей , ко то ры й и м ж е и зо б р етен н ы й телеско п н ап р ави л н а п о зн ан и е С о лн еч н о й си стем ы и ее п лан ет: п лан еты С о лн еч н о й си стем ы о казали сь таки м и ж е, как
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
307
307
З ем ля, и зр езан н ая вулкан и ч ески м и и звер ж ен и ям и — го р ам и и гор н ы м и хр еб там и , вп ад и н ам и и глуб о ки м и кан ьо н ам и , п о кр ы ты м и то лсты м и сло ям и п ы ли и кам ен и сты м п о кро во м и т. д . Г али лей как яр ы й стор о н н и к ко п ер н и кан ско й р ево лю ц и и соверш и л п о и сти н е вели ч ай ш и й п о д ви г п осле Н . К о п ерн и ка, ко то р ы й в сво ей гели о ц ен тр и ч еско й ко н ц еп ц и и н и звел н аш у З ем лю д о п оло ж ен и я ряд о во й п лан еты и тем сам ы м о сущ естви л и д ен ти ф и кац и ю всех п лан ет в С о лн еч н о й си стем е. Э то б ы ло огр ом н ы м и со кр уш и тельн ы м уд ар ом п о б и б лей ско м у м и ф у о б о ж ествен н ом п ро и сх о ж д ен и и и вы д елен н о сти З ем ли как о б и тали щ а ч ело века. В ели кая заслуга Г али лея заклю ч ается в р азвен ч ан и и ар и сто телевско го взгляд а н а н еб есн ы й м и р : д ля А р и стотеля звезд н ы й м и р есть аб со лю тн о й и д еальн ы й и н еи зм ен н ы й м и р . И м ен н о это т д вух ты сяч елетн и й д о гм ат А р и сто теля со круш и л Г али лей в своей ко н ц еп ц и и и д ен ти ф и кац и и всех н еб есн ы х тел в С о лн еч н о й си стем е с п лан етн ы м и сво й ствам и З ем ли . Т аки м об р азом , гели о ц ен три зм Н . К о п ерн и ка и Г . Г али лея см ен и л гео ц ен тр и зм : в ан ти ч н ом м и р е лю д и сч и тали , ч то Зем ля является ц ен тро м В селен н о й , а п о сле го сп о д ства сред н евеко вья в н о во е вр ем я, п о сле ко п ер н и кан ско й р ево лю ц и и ц ен тро м В селен н о й стало С о лн ц е. А д ля Н ью тон а ц ен тр ом В селен н о й стала н аш а галакти ка — М леч н ы й П уть. П оэтом у заслуга Н ью то н а со сто и т в и д ен ти ф и кац и и всех звезд в н аш ей галакти ке М леч н о го П ути с н аш и м С о лн ц ем . Д ля Н ью то н а вся В селен н ая о гр ан и ч ен а М леч н ы м П утем как б езгр ан и ч н ы м в п ро стр ан стве и во вр ем ен и . С ей ч ас н ам хор ош о и звестн о, ч то н аш а галакти ка М леч н ы й П уть со сто и т и з ста м и лли ар д о в звезд ти п а н аш его С о лн ц а: все звезд ы в М леч н о м П ути являю тся со лн ц ам и ти п а н аш его С о лн ц а. Д ля Н ью то н а М леч н ы й П уть — вся В селен н ая в ц ело м : о н а б езгр ан и ч н а и ц ело стн а. В селен н ая Н ью то н а — стати ч еская В селен н ая в ц елом . О н а в ц ело м н еп о д ви ж н а и н е р асш и ряется, хо тя ее вн утр ен н и е стр уктур н ы е ко м п о н ен ты — звезд ы , — связан н ы е м еж д у со б о й си ло й гр ави тац и о н н о го п ри тяж ен и я, взаи м н о п ер ем ещ аю тся отн о си тельн о д р уг д р уга и ц ен тр а м ассы галакти ч еского яд р а. С лед о вательн о , и сто р и ч еско е д ви ж ен и е ч ело веч еско го во ззр ен и я н а стр оен и е и стр уктур у В селен н о й п ред стает п ер ед н ам и как п о сто ян н ая см ен а о д н о го м и ро п о н и м ан и я д р уги м , н о вы м , р ад и кальн о о тли ч аю щ и м ся от п р ед ы д ущ его : гео ц ен тр и зм А р и сто теля см ен яет ко п ерн и кан ски й гели о ц ен тр и зм . А н ью то н ова В селен н ая п р ед ставляет со б о й галакти ко ц ен тр и зм , т. е. М лечн ы й П уть — вся стати ч еская и н еп о д ви ж н ая В селен н ая: о н а о д н ор од н а и и зо тро п н а. И м ен н о п о этом у Н ью то н у уд ало сь сф о рм ули р о вать вели ки е зако н ы со хр ан ен и я и м п ульса и м о м ен та ко ли ч ества д ви ж ен и я, а такж е зако н сох р ан ен и я эн ер ги и как вы р аж ен и е о д н оро д н о сти вр ем ен и . С лед о вательн о , сн ач ала З ем ля н аш а п р ед ставлялась ц ен тр ом В селен н о й , а затем С о лн ц е стало в н о во е вр ем я ц ен тр ом В селен н о й . Н аш а галакти ка М леч н ы й П уть у Н ью то н а стала всей стати ч еско й и н еп о д ви ж н о й В селен н о й , гд е все звезд ы б ы ли и д ен ти ф и ц и р о ван ы , в том ч и сле и н аш е С о лн ц е как р яд о вая звезд а н аряд у с б есч и слен н ы м м н о ж еством со лн ц ти п а н аш ей звезд ы : у Н ью то н а н аш а звезд а С олн ц е п ер естала вы ступ ать в кач естве ц ен тр а В селен н о й . В п ер вы е в и стор и и ч ело веч еского во ззр ен и я н а В селен н ую у Н ью то н а В селен н ая стала б ез ц ен тр а: все есть ц ен тр и н и ч то н е является ц ен тр ом во В селен н о й . У Н ью то н а В селен н ая как М леч н ы й П уть ли ш и лась ц ен тр а. О н а во всех то ч ках п р о стр ан ства о д н оро д н а и во всех н ап р авлен и ях и зо тр о п н а и си м м етр и ч н а во все м о м ен ты вр ем ен и . П о со вр ем ен н ы м п р ед ставлен и ям о М леч н о м П ути , н аш е С олн ц е, ко торое н ах о д и ло сь в ц ен тр е В селен н о й Н . К о п ер н и ка, н е н ахо д и тся д аж е в ц ен тр е М лечн о го П у-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
308
308
ти , а н ах о д и тся н а сам ом кр аю М леч н о го П ути в сп и р альн ы х его р укавах н а р ассто ян и и 90 00 0 свето вы х лет от ц ен тр а м асс галакти ч еско го яд р а. Д альн ей ш и й п о д ли н н о р ево лю ц и о н н ы й п ер ево ро т в н аш ем п р ед ставлен и и о В селен н о й со вер ш и л ам ер и кан ски й ко см о ло г, зам еч ательн ы й эксп ер и м ен татор н аб лю д ательн о й ко см о ло ги и , вели ки й Э д ви н Х аб б л, ко то р ы й р ад и кальн о р асш и р и л н аш е п р ед ставлен и е о В селен н о й : вн е н аш ей галакти ки о н о б н ар уж и л д р угую галакти ку А н д ро м ед у, н ах од ящ ую ся н а рассто ян и и о т н аш его М лечн о го П ути 2 3 0 00 0 00 свето вы х лет: А н д р ом ед а стал а б ли зн ец о м -со сед ко й М леч н о го П ути . А затем с 1 923 п о 192 9 гг. Э . Х аб б ло м б ы ли откры ты и сф ото гр аф и ро ван ы д есятки и со тн и д р уги х галакти к в р асш и р яю щ ей ся В селен н о й : Э . Х аб б ло м б ы ли и д ен ти ф и ц и р о ван ы все и м о б н ар уж ен н ы е и о ткр ы ты е галакти ки . Г алакти ки п ред ставляю т со б о й ц ело стн ы е стр уктур н ы е о б разован и я, со сто ящ и е и з ста м и лли ар д о в и б о лее звезд ти п а н аш его С о лн ц а. Е сли Н ью то н со ср ед о тач и вает сво е вн и м ан и е н а и д ен ти ф и кац и и звезд вн утр и М леч н о го П ути , то Э . Х аб б л сво е вн и м ан и е н ап р авляет н а и д ен ти ф и кац и ю и м ж е о ткр ы ты х и о б н ар уж ен н ы х галакти к во В селен н ой : р езультатом это й и д ен ти ф и кац и и галакти к яви ло сь устан о влен и е всео б щ его зако н а уд ален и я галакти к д р уг о т д р уга. С кор о сть уд ален и я галакти к д руг о т д р уга п ро п ор ц и о н альн а р асстоян и ю о т н ас: ч ем д альш е н ах од ятся о т н ас галакти ки , тем б ы стр ее о н и уд аляю тся. Е сли галакти ки о т н ас н ахо д ятся в д ва р аза д альш е, то о н и с уд во ен н ой ско ро стью уд аляю тся о т н ас, а если ж е о н и н ах о д ятся в тр и р аза д альш е от н ас, то р азб егаю тся о н и с утро ен н о й скор остью . Т ак, Э . Х аб б л эксп ер и м ен тальн о о б о сн о вы вает теор и ю со ветско го ф и зи ка и м атем ати ка А . А . Ф р и д м ан а о расш и ряю щ ей ся В селен н о й , ко то р ая леж и т в о сн ове всей со вр ем ен н о й ко см о ло ги и и зам ен и ла стати ч ескую В селен н ую А . Э й н ш тей н а: н еп о д ви ж н ая, н еи зм ен н ая и стати ч еская В селен н ая Э й н ш тей н а стала п о сле А . А . Ф р и д м ан а и Э . Х аб б ла д и н ам и ч еско й и эво лю ц и о н и зи р ую щ ей В селен н о й . Н о эта В селен н ая А . А . Ф р и д м ан а и Э . Х аб б ла н е является ли н ей н о -п ло ско -эво лю ц и о ш ю й си стем о й , р азви ваю щ ей ся м о н ото н н о и н еп р ер ы вн о , п лавн о , б ез скач ков и п р ям о ли н ей н о , а п р ед ставляет со б о й н ели н ей н ую суп ер си стем у, р азви ваю щ ую ся п утем б и ф ур кац и и и катастро ф ы , чер ез х аос и п о ряд о к, п утем скач коо б р азн о го и взр ы вн о го п ер ехо д а о т усто й ч и во сти , р авн о весн о го со сто ян и я к н ер авн о весн о м у: в си м м етр и ч н о й в ц ело м В селен н о й ее эво лю ц и я п ро и схо д и т ч ерез катастро ф ы и катакли зм ы в н ед р ах звезд , галакти к, и х ско п лен и й и свер х ско п лен и й — как ско п лен и й ско п лен и й и т. д . В селен н ая есть н ели н ей н ая суп ер си стем а, п о лн ая н ео ж и д ан н о стей , случ ай н о стей , х аоти зац и и , тур б улен тн о сти , аттр акто ров (стр ан н ы х и ф р актальн ы х ) и т. д . Н аш а В селен н ая в ф и ло со ф ском ви д ен и и ко см о ло ги ч еско го вр ем ен и — «Н и агарски й во д о п ад ». П оэто м у зад ач а и ц ель н ау ки и н ауч н о го п о зн ан и я заклю ч аю тся в то м , ч то б ы ч ер ез эти катастро ф ы и катакли зм ы б ы ти я галакти к уви д еть и устан о ви ть в н утр ен н и е и х зако н ы р азви ти я. Т аки м о б р азом , н аш и п р ед ставлен и я о В селен н о й в хо д е и сто р и ч еского р азви ти я и зм ен и ли сь о т стати ч еско го м и р о п о н и м ан и я к д и н ам и ч еско м у: стати ч еская В селен н ая К о п ер н и ка— Н ью то н а— Э й н ш тей н а в р аб о тах А .А .Ф р и д м ан а (192 2 -1924 гг.) и Э . Х аб б ла (19 23 -1929 гг.) стала д и н ам и ч еско й , т. е. эво лю ц и о н и зи р ую щ ей В селен н о й . Р ево лю ц и о н н ы е д о сти ж ен и я втор о й п о ло ви н ы Х Х века в о б ласти со вр ем ен н о й ко см о ло ги и , ф и зи ки и астро ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц заставляю т и н ас, ф и ло со ф о в-м ето д о ло го в н ауки , п о -н о вом у взглян уть н а сам д и н ам и ч ески й п р о ц есс эво лю ц и о н и зи р ую щ ей В селен н о й : сам ы м вп еч атляю щ и м со б ы ти ем п о след н и х д есяти лети й
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
309
309
уш ед ш его д вад ц ато го сто лети я является зам ечательн о е «б р ако со ч етан и е» ко см о ло ги и , ф и зи ки и астр о ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц . Н а сего д н яш н и й д ен ь со вер ш ен н о н ево зм о ж н о п ред стави ть и н ем ы сли м ы п он и м ан и е и р еш ен и е п р о б лем со вр ем ен н о й ко см о ло ги и б ез ф и зи ки ч асти ц и астр о ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и , н ао б оро т, п роб лем ф и зи ки ч асти ц и астро ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц б ез ясн о го п р ед ставлен и я и п о н и м ан и я ф ун д ам ен тальн ы х п р о б лем со вр ем ен н ой ко см о ло ги и и и х реш ен и я. М о ж н о в это й связи п р и вести то лько д ва ф акта: 1. Ф ун д ам ен тальн ы е п р о б лем ы ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , и х п ро и схо ж д ен и я и р о ж д ен и я м о гут б ы ть п о н яты и р еш ен ы в ко н тексте теор и и Б о льш о го взр ы ва Г . Г ам о ва и , н ао б оро т, тео р и я Б о льш о го взр ы ва н ап о лн яется ко н кр етн ы м ф и зи ч ески м со д ер ж ан и ем в свете р еш ен и я п р о б лем ф и зи ки ч асти ц и астр о ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц . 2. П ро б лем ы ч ер н ы х д ы р м огут б ы ть п о н яты и р еш ен ы то лько в вели ко леп н о м и си н х ро н н о м со д р уж естве ко см о ло ги и , ф и зи ки и астро ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц : тако е со д р уж ество п р ед п о лагает н асто ятельн ую н еоб хо д и м о сть со зд ан и я н о во й тео р и и кван тово й гр ави тац и и . Э та теор и я д олж н а б ы ть ед и н о й тео р и ей б ар и о н и ч еской и ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и и , и х взаи м о п ерех од и м о сти и взаи м о п ор о ж д аем о сти . В свете вп еч атляю щ и х д о сти ж ен и й в о б ласти со вр ем ен н о й ко см о логи и , ф и зи ки ч асти ц и астр о ф и зи ки элем ен тар н ы х части ц за п о след н и е д есяти лети я п ро ш ло го сто лети я н ео б х о д и м о уто ч н и ть в ф и ло со ф ско м асп екте п о н яти е эво лю ц и и В селен н о й : эво лю ц и я В селен н о й п р ед стает п ер ед н ам и н е в л и н ей н о м , б езм ятеж н о м и м о н о то н н ом р асш и р ен и и В селен н о й , а в гл уб и н н ы х п ластах и н ед р ах звезд , галакти к, скоп лен и й и х и сверх ско п лен и й п р о и сх од и т н еи сто во е б уй ство м атери и , связан н о е с б и ф ур кац и он н ы м и и катастро ф и ч ески м и п р о ц ессам и акти вн ости м атер и и , н е уви д ен н ы м и в п ер во й п о лови н е Х Х века: со вр ем ен н о е п р ед ставлен и е о б эво лю ц и и В селен н о й связан о с п ерех од ом от ли н ей н о сти к н ели н ей н о сти кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х об ъ екто в, и х д и н ам и ч ески х п ро ц ессов. П оэто м у со вр ем ен н о е п р ед ставлен и е о б эво лю ц и и В селен н о й п о сво ей глуб и н н о й сути — н ели н ей н о е р асш и р ен и е В селен н о й , связан н ое н ели н ей н ы м и п ро ц ессам и б и ф ур кац и и и катастро ф ы : р ассм о трен и е и и сслед о ван и е круп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б ъ екто в — звезд , галакти к, ско п лен и й и х и сверх ско п лен и й — п о казы ваю т, ч то и х б ы ти е п р и ко см о логи ч еско м вр ем ен н о м и зм ер ен и и п р ед стает п ер ед н ам и как н ели н ей н о е эво лю ц и о н н ое р азви ти е, связан н о е с катастро ф и ч ески м и и зм ен ен и ям и сам о й п р и ро д ы эти х вещ ей . Н агляд н ы м и п р и м ер ам и н ели н ей н о сти сам о й п р и ро д ы вещ ей служ ат квазар ы , яр ко сть ко тор ы х п р евы ш ает яр ко сть н аш его С о лн ц а в 10 0 000 000 0 00 (сто м и лли ар д ов) р аз. Н о сам ое уд и ви тельн о е и п ор ази тельн о е заклю ч ается в то м , ч то тако е ч уд о ви щ н о ко ло ссальн о е ко ли ч ество эн ер ги и и сто ч аю т квазар ы и з об ласти м ен ьш ей , ч ем о б ласть С о лн еч н о й си стем ы . П о ка сп ец и али стам и око н ч ательн о н е устан о влен и сто ч н и к тако го суп ер ко ло ссальн о го ко ли ч ества эн ер ги и . П р ед п о ло ж ен и е и х со сто и т в том , что и сто ч н и ко м эн ер ги и и злуч ен и я квазар ов является вещ ество, п о д вергн уто е ко ллап су ч ер н ы х д ы р ; и ли во зьм ем м и н и -ч ер н ы е д ы р ы , ро ж д ен н ы е ср азу в п ер вы е д о ли секун д ы п о сле Б о льш о го взр ы ва: эти м и н и ч ер н ы е д ы р ы п р и р ад и усе, р авн ом р ад и усу п р о то н а — 10-13см , о б лад аю т п ло тн о стью м атер и и в м и лли ар д ы то н н . Т акая м и н и -ч ер н ая д ы р а п р и и сп о льзован и и ее эн ерги и м о ж ет зам ен и ть б о лее 20 круп н ы х атом н ы х электро стан ц и й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
310
310
К о ллап с как гр ави тац и о н н ая си ла катастро ф и ч еско го сж ати я м ож ет и н аш у п лан ету З ем ля ко ллап си ровать д о р азм ер а в 1 8 м м : такая п ло тн о сть м атер и и экви вален тн а п ло тн о сти м атер и и в си н гуляр н о сти ч ерн ы х д ы р . А р азве Б о льш о й взр ы в — это ли н ей н о сть? Б о льш о й взр ы в — н ели н ей н ы й п р о ц есс б и ф ур кац и и и катастро ф ы . Н асто ящ ая р ево лю ц и я н ели н ей н о го м ы ш лен и я в о б ласти со вр ем ен н ой ко см о ло ги и и ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц связан а с и м ен ем Г еор ги я Г ам о ва — р усско -ам ер и кан ско го уч ен о го , автор а тео р и и Б о льш о го взр ы ва (19 48 г.). И м ен н о о н п о ло ж и л о сн о ву н ели н ей н о го п о д хо д а к эво лю ц и о н н о й теор и и В селен н о й А . А . Ф р и д м ан а и Э . Х аб б ла: Б о льш о й взр ы в — это катастро ф и ч ески й взр ы в гор яч ей В селен н о й Г ам ова: Б о льш ой взр ы в, с о д н о й сторо н ы , — катастро ф и ч ески взр ы вает го р яч ую и свер х п ло тн ую В селен н ую , а с д р уго й , о н — катастро ф и ч еско е ро ж д ен и е н аш ей В селен н о й как р ож д ен и е элем ен тар н ы х ч асти ц , атом ов и м о лекул, звезд и галакти к и т. д . П о сле гам о вско й теор и и Б о л ьш о го взр ы ва в ко см о логи и н асту п ает н еко тор о е зати ш ье, ко тор о е п ро д о лж ается д о н ач ала 60 -х го д ов Х Х сто лети я: в это т п ер и од п р о и сх од и т н ели н ей н ая р ево лю ц и я н ауч н о го м ы ш лен и я в д р уго й о б ласти ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц . С ам ы м и зам ечательн ы м и д о сти ж ен и ям и это го п ер и о д а являю тся п о стро ен и е К Х Д , о б ъ ед и н ен и е тр ех ти п о в взаи м о д ей стви й в стан д ар тн о й м о д ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц — О д н ако в о б ласти ко см о ло ги и «зати ш ье» н ар уш ается в сам ом н ач але 6 0 -х год ов Х Х сто лети я в связи с эксп ер и м ен тальн ы м о б н ар уж ен и ем « б елы х кар ли ко в» (19 62 г.), квазаро в (1 964 г.) и п ульсар ов как н ей тр о н н ы х звезд (19 67 г.). Б елы е кар ли ки как ум ер ш и е звезд ы б ы ли п ред сказан ы тео р ети ч ески вы д аю щ и м ся и н д и й ски м уч ен ы м С . Ч ан д р асекар ом в 193 0 г., а п ульсар ы как н ей тр о н н ы е звезд ы б ы ли тео р ети ч ески п р ед сказан ы советски м ф и зи ко м Л . Л ан д ау в 1 934 г.: и б елы е кар ли ки , и п у льсар ы и н тер есн ы как катастро ф и ч ески ко ллап си р ован н ы е ум ерш и е звезд ы . Э во лю ц и я эти х звезд , т. е. и х суд ьб а, и н тер есн а как н ели н ей н ая суд ьб а: о н а катастро ф и ч н а. О гро м н ы е звезд ы , р ад и усы ко тор ы х м и лли о н ы ки ло м етр ов, за сч и тан н ы е м и н уты (и ли секун д ы ) п р евр ащ аю тся в б елы е кар ли ки в 10 0 00 км , а п ульсар ы — в 10 км (о д н а ч ай н ая ло ж ка вещ ества п ульсар а веси т м и лли ар д ы тон н ; эта п ло тн о сть м атер и и экви вален тн а сж ато й м ассе ста Э й ф елевы х б аш е н ). С о врем ен н о е ф и ло со ф ское м ы ш лен и е такж е д о лж н о б ы ть н ели н ей н ы м : в ч ер н ы х д ы р ах в си н гулярн о сти и п ро стр ан ство -вр ем я стан о ви тся б еско н еч н ы м (об этом м ы д о стато ч н о п и сали , п о этом у н ет н ео б хо д и м о сти п о вто рять). П о чем у со вр ем ен н ая ф и ло со ф и я д о лж н а б ы ть н ели н ей н о й ? • В о -п ер вы х , осн о вн ая н еоб х од и м о сть н ели н ей н о сти ф и ло со ф и и заклю ч ается в н ели н ей н о й сущ н о сти и х ар актер е вели ко й тр и ад ы м атер и и и п р о стр ан ства вр ем ен и , т. е. в и х си н гуляр н ом б ы ти и : си н гуляр н о е и х б ы ти е со сто и т в и х сущ ество ван и и в ко ллап си р о ван н о м , р еко ллап си р о ван н о м и ан ти ко ллап си р ован н ом со сто ян и и . • В о -втор ы х , н ео б х о д и м о сть н ели н ей н о й ф и ло со ф и и заклю ч ается в б и ф ур кац и о н н о катастро ф и ч еско м х ар актер е и сущ н о сти ро ж д ен и я, стан о влен и я и эво лю ц и и В селен н о й : В селен н ая вр ем ен н а, а м атери я б ессм ер тн а. • В -тр етьи х , сам оор ган и зац и я м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и в м и кр о стр уктур ы и м акро ско п и ч ески е ко см и ч ески е о б ъ екты п р о и сх од и т в р езультате и п утем см ен ы х ао са и п ор яд ка, тур б улен тн о сти и уп ор яд о ч ен н о сти , д и сси п ац и и и д и сси п а -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
311
311
ти вн ы х стр уктур , х ао ти зац и и и аттр актор ов (стр ан н ы х и ф р актальн ы х ): ро ль случ ай н о сти в сам о ор ган и зац и и стр уктур во В селен н о й ф ун д ам ен тальн а. • В -ч етвер ты х , н ео б хо д и м ость н ели н ей н о й ф и ло со ф и и заклю ч ается в том , что м и кро - и м акро ско п и ч ески е о б ъ екты п о д чи н яю тся ун и вер сальн ом у и ф ун д ам ен тал ьн о м у ги п ер б о ли ч еском у зако н у как взр ы вн о м у р о сту и ли ум ен ьш ен и ю и х : В ели ко е п р евр ащ ается в м ало е, а м алое стан о ви тся В ели ки м . • В -п яты х, н еоб хо д и м о сть н ели н ей н о й ф и ло со ф и и заклю ч ается в п р и зн ан и и М ега В селен н о й , со д ер ж ащ ей м ульти -вселен н ы е: н е о д н а н аш а В селен н ая во всем м и ро зд ан и и , а б еско н еч н о е м н о ж ество м ульти -вселен н ы х в М ега-В селен н о й , од н и и з ко то р ы х ро ж д аю тся в результате Б о льш о го взр ы ва, д р уги е — сущ ествую т, а тр етьи — ум и р аю т, а м атер и я и п р о стр ан ство -вр ем я в свер н уто м , ко м п акти ф и ц и р о ван н о м ви д е сам о сохр ан яю тся: м атер и я б ессм ер тн а и М егаВ селен н ая такж е б ессм ер тн а. В р ем ен н ы м ульти -вселен н ы е. • В -ш есты х , со вр ем ен н ая ф и ло со ф и я д о лж н а и сх о д и ть и о сн о вы ваться н е н а п р и зн ан и и ко н ц еп ц и и о д н о й н аш ей В селен н о й во всем м и ро зд ан и и , а м н о ж ествен н о сти м ульти -вселен н ы х в М ега-В селен н о й как ц ело куп н о м м и ро зд ан и и : то лько и сх о д я и з х ао ти ч еско й ко см о ло ги и А н д р ея Л и н д е м о гут б ы ть р еш ен ы ф ун д ам ен тальн ы е п р о б лем ы м и р о п о н и м ан и я, ко тор ы е в н асто ящ ее вр ем я н ах о д ятся в туп и ко во й си туац и и .
Н ел и н ей н ая ф и л ософ и я Б и ф ур кац и я — о д н о и з ц ен тр альн ы х п о н яти й б ы стр о разви ваю щ ей ся н ели н ей н о й д и н ам и ки : о н о связан о с таки м и ее п о н яти ям и , как катастро ф а, си м м етр и я, сп о н тан н о е н аруш ен и е си м м етр и и , н еустой ч и во сть, м н ого кан альн о сть ее вр ем ен н о й эво лю ц и и и т. д . О соб ен н о важ н ы б и ф ур кац и я и катастр о ф а п р и и сслед о ван и и и о см ы слен и и тех гр ан д и озн ы х ко см о логи ч ески х п р оц ессо в, ко то ры е п р о и сх од ят в галакти ках н а ф о н е как б уд то сп о ко й н о го и р авн ом ер н о го н о ч н о го звезд н о го н еб о сво д а: сам ы м и сущ ествен н ы м и х ар актер и сти кам и эво лю ц и и звезд в галакти ках являю тся катастро ф и ч ески е и х и зм ен ен и я и п р евр ащ ен и я (всп о м н и м о б елы х кар ли ках , п ульсар ах, н е го во ря о ч ер н ы х д ы рах , катастро ф и ч ески х взр ы вах н о вы х и сверхн о вы х и т. д .). О ч ем все эти ко см о ло ги ч ески е п р о ц ессы го вор ят? О н и го вор ят о н ели н ей н о й п р и ро д е и х арактер е и х р азви ти я и эво лю ц и и в м асш таб е ко см о ло ги ч еско го вр ем ен и : вр ем ен н ая и х ко см о ло ги ч еская эво лю ц и я катастро ф и ч н а. В ф и ло со ф ско м и сслед о ван и и ф ун д ам ен тальн ы х ко см о ло ги ч ески х п р об лем р о ж д ен и я, стан о влен и я и эво лю ц и и круп н о м асш таб н ы х ко см о ло ги ч ески х об ъ екто в В селен н о й во зн и кла н асто ятельн ая н ео б хо д и м о сть р ад и кальн о го п ер есм отра тр ад и ц и о н н ы х ф и ло со ф ски х п о н яти й , категор и альн о го ап п арата, п р и н ц и п о в, вы ступ аю щ и х в кач естве м и р о во ззр ен ч ески х , м ето д о ло ги ч ески х и гн о сео ло ги ч ески х н о рм и ц ен н о стей : ли н ей н ая ф и ло соф и я д о лж н а б ы ть зам ен ен а н ели н ей н о й ф и ло со ф и ей то ч н о так ж е, как в ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц н а сам ы х ее п ер ед о вы х со вр ем ен н ы х п о зи ц и ях эп о х а ч асти ч н о й ф и ло со ф и и , сущ ествую щ ая со врем ен Д ем о кр и та, д о лж н а р ан о и ли п о зд н о б ы ть зам ен ен а н о во й эро й б есч асти чн о й ф и ло со ф и и . Н ели н ей н ая ф и ло со ф и я н е д о лж н а б ы ть ф ен о м ен о ло ги ч ески м о п и сан и ем о сн о вн ы х п о н яти й н ели н ей н о й д и н ам и ки и ее, б езусл о вн о, б ессп орн ы х д о сти ж ен и й за п о след н и е д есяти лети я п р о ш ло го Х Х века: н ели н ей н ая ф и ло со ф и я д о лж н а р азр аб отать
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
312
312
со б ствен н ы й катего р и альн ы й ап п ар ат н а о сн ове глуб о ко го ф и ло со ф ско го о см ы слен и я эти х б ессп орн ы х д ости ж ен и й н ели н ей н о й д и н ам и ки и п о н и м ан и я ф и ло со ф ско й и х зн ач и м ости д ля и зуч ен и я и и сслед о ван и я сам ы х р азли ч н ы х ко н кр етн ы х сф ер — ко см осф ер ы , м акр осф ер ы , м и кр осф ер ы , а такж е б и о сф ер ы и со ц и о культурн о й сф ер ы . Н ели н ей н ая ф и ло со ф и я — н ели н ей н о е и зуч ен и е эти х сф ер и и х ф и ло со ф ско е и сслед о ван и е и п о н и м ан и е: о н а д о лж н а д ать н ам , ф и ло со ф ам , н о во е н ели н ей н о е п о н и м ан и е эти х ф ун д ам ен тальн ы х сф ер. З н ач и т, р еч ь д о лж н а и д ти о н овом м и р ов и д ен и и , о н о во м , н аш ем м етод о ло ги ч еско м и гн о сео -эп и стем о логи ч еско м д и ало ге ч еловека с п р и ро д о й как ко см о со м в ц ело м . З н ач и т, р еч ь и д ет о н о вом , н ели н ей н о м м и ро ви д ен и и , н ели н ей н о й м етод о ло ги и и эп и стем о логи и и сслед о ван и я, п о н и м ан и я и о см ы слен и я н ели н ей н о й п р и ро д ы и х ар актер а р азви ти я и эво лю ц и и всех стр уктур во В селен н о й , вклю ч ая б и о сф ер н ы е и со ц и о культурн ы е. В ко н тексте н аш ей р аб о ты н ели н ей н ы й ф и ло со ф ски й п о д хо д заклю ч ается в то м , ч то б ы р азр аб о тать ф и ло соф ско е зн ач ен и е таки х катего р и й н ели н ей н о й д и н ам и ки , каки м и являю тся категор и и ко ллап с, р еко ллап с и ан ти ко ллап с; си м м етр и я, аси м м етр и я и С Н С ; р авн овесн о сть и н ер авн о весн о сть; б и ф ур кац и я и катастро ф а; х ао с и п ор яд ок; случ ай н о сть и вер о ятн о сть; аттр акто ры — стр ан н ы е и ф р актальн ы е; Б о льш о й взры в и Б о льш ой кр ах, си н гуляр н о сть и тур б улен тн о сть, д и сси п ац и я и д и сси п ати вн ы е стр уктур ы , п р о сто е, слож н о е и сверх сло ж н о е, сам оор ган и зац и я и сам о д езор ган и зац и я и т. д . и т. п . Б ез о см ы слен и я эти х и д р уги х п о н яти й н ели н ей н о й д и н ам и ки со верш ен н о н ево зм о ж н о н е то лько ф и ло со ф ско е и сслед о ван и е п р о б лем Ф Э Ч и ко см оло ги и В селен н о й , н о и ф и ло со ф ско е, н ово е м и р ови д ен и е н еи сто во й В селен н о й : н еи сто вая В селен н ая, как суп ер б уй н ая сверх си стем а в сво ем р ож д ен и и в р езультате Б о льш о го взр ы ва, стан овлен и и и эво лю ц и и , н ели н ей н а. О н а и х ао ти чн а, и вы со ко уп о р яд оч ен н а; о н а си м м етр и ч н а и аси м м етр и ч н а, и эта си м м етр и ч н ая В селен н ая в сво ем р асш и р ен и и сп он тан н о н ар уш ается; о н а и случ ай н а, и н ео б хо д и м а: случ ай н о сть в ее р асш и рен и и и гр ает сущ ествен н ую и ар х и важ н ую р о ль, случ ай н о сть вы ступ ает как и н н о вац и о н н ы й ф ен о м ен ; ее стр уктур н ы е о б р азован и я си стем ати ч ески и п о стоян н о п ер ехо д ят от усто й ч и во сти к н еусто й ч и во сти , о т р авн овесн о сти к н ер авн овесн ом у со сто ян и ю (н ам глуб о ко п р и влекательн а и д ея И . П р и го ж и н а о то м , ч то м атери я в н ер авн о весн о м со сто ян и и «п р о сы п ается» и стан о ви тся акти вн о й , кр еати вн о й ); ко ллап с п р и во д и т м атер и ю и п р о стр ан ство -вр ем я к си н гуляр н о сти , ко тор ая р еко ллап си р ует: р еко ллап с — д еко ллап си рован и е в б елы х д ы р ах ко ллап си р о ван н о й в си н гуляр н о сти ч ер н ы х д ы р м атер и и и п ро стр ан ства-врем ен и : ко ллап с п р евр ащ ает В ели ко е в м ало е, а р еко ллап с — м ало е в В ели ко е. В селен н ая как В ел и ко е р о ж д ается и з м ало го м и кро н а; все во В селен н о й врем ен н о и н еп о сто ян н о, а п о сто ян ство и н еи зм ен н о сть о тн о си тельн ы : аб со лю тн о й в ко см о ло ги ч еско й ш кале вр ем ен и является то лько и зм ен ч и во сть; все в н ей и зм ен яется ч ер ез б и ф ур кац и ю и катастро ф у в б о льш о м ко см о ло ги ч еско м вр ем ен н о м п ар ам етр е: все сущ ее в н ей д о лж н о п о ги б н уть; н ад всем эти м го сп о д ствует д и сси п ац и я эн тро п и и : и з б есп ор яд ка р о ж д ается п о р яд о к; и з х ао са р о ж д ается п ор яд о к, ч то б ы сн о ва вер н уться в х ао ти ч ескую п уч и н у тур б улен тн о сти , гд е х ао с твори т аттр актор , в ко то ром ф ор м и р уется тон кая уп о р яд оч ен н ая стр уктур а сло ж н о сти и зап утан н о сти м н о гоо б р ази я х ао са. Т ак во зн и кает В ели ко е и з м ало го , слож н о е и з п р осто го и со вер ш ен н о е и з н есо вер ш ен н ого : в это м со сто и т и сти н а н ауки , кр асота и б лаго ф и ло со ф и и . Ф и ло со ф и я и
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
313
313
н аука — си ам ски е б ли зн ец ы , ко тор ы е н е м о гут ж и ть д р уг б ез д р уга: и х ж и зн ь — вся В селен н ая. Б ы ли д о сти гн уты ф ун д ам ен тальн ы е и вп еч атляю щ и е о ткр ы ти я в о б ласти Ф Э Ч и со вр ем ен н о й ко см о ло ги и во второ й п о ло ви н е п р ош ло го Х Х века: д о сти ж ен и я эти о ш ело м ляю щ и е. И все ж е в ф и ло со ф ско м асп екте (а такж е и н ауч н о м ) эти б лестящ и е д о сти ж ен и я важ н ы и сущ ествен н ы н е сам и п о себ е, а в том , ч то о н и п ер ед н аукой и ф и ло со ф и ей п о стави ли б ольш е н ер азгад ан н ы х тай н В селен н о й , ч ем р азгад ан н ы х и сти н : ч ем б о льш е р азгад ан н ы х и сти н н ауки , тем б о льш е н еразгад ан н ы х тай н ф и ло со ф и и . Ф и ло со ф и я — это и н туи ти вн ая стр асть к тай н ам п р и р од ы и ч еловека, а н аука п р и хо д и т и р еш ает эти тай н ы н а ур овн е р азум а: и н туи ц и я с тави т п ро б лем у тай н ы , а н аука ее р еш ает; и н туи ц и я о ткры вает и д ею , а н аука ее п р евр ащ ает в теори ю как си стем ати ч еско е зн ан и е о б и сти н е; и н туи ц и я есть ц ело стн о е ви д ен и е м и р а, а н аука — п о зн ан и е его во всех д еталях. Т ак и д ут и н туи ц и я и р азу м р ука о б р уку вм есте н а п р о тяж ен и и всей и сто р и и ч ело веч еско й м ы сли : и н туи ц и я — р азвед ка, а р азум — тяж елая арти ллери я. Ф и ло со ф и я, если о н а хо ч ет стать совр ем ен н о й и если х оч ет стать «п р ед сказательн и ц ей », д о лж н а вы й ти за п р ед елы ко н ц еп ц и и сущ ество ван и я од н о й ед и н ствен н о й В селен н о й в о д н ом экзем п ляр е: все н ам и р ассм о тр ен н ы е катего ри и д о лж н ы б ы ть сп р авед ли вы м и в м ульти -вселен н ы х . Н ели н ей н ая д и н ам и ка как б ы стро р азви ваю щ аяся н аука со второ й п о лови н ы п р ош ло го века стави т п ер ед н ам и н о во е, ф и ло соф ско е ви д ен и е м и р а и его п о н и м ан и е: ф и ло со ф ски й см ы сл и зн ач ен и е н о во го , н ели н ей н о го п о д хо д а к и сслед о ван и ю явлен и й п р и ро д ы и и х о см ы слен и ю заклю ч ается в то м , ч то н ели н ей н о сть является всео б щ и м и ф ун д ам ен тальн ы м п р и н ц и п о м и закон о м эво лю ц и и В селен н о й в ц елом . Н ели н ей н о сть является ун и вер сал ьн ы м п р и н ц и п о м и зако н ом ер н о стью р азви ти я м атер и и н а всех уро вн ях ее стро ен и я и стр уктур н ой сам оор ган и зац и и , н ач и н ая с ко см о сф ер ы , б и о сф ер ы и ко н ч ая со ц и о культур н о й : В селен н ая в ц ело м и во всех ее стр уктур ах р азви вается и эво лю ц и о н и зи рует н е ли н ей н о , а н ел и н ей н о . Н ели н ей н о сть н а сам ом д еле является х арактер н о й о со б ен н о стью б ы ти я м атер и и в м и р е м и кро ско п и ч ески х ч асти ц , м акр о ско п и ч ески х тел и б о льш и х ко см и ч ески х о б ъ екто в: эволю ц и я В селен н о й н а всех эти х уро вн ях б ы ти я м атер и и п р о и схо д и т н е ли н ей н о (т. е. п лавн о , м о н ото н н о , р авн ом ер н о ), а н ели н ей н о (т. е. скач коо б р азн о , со взр ы вам и , катастро ф и ч ески ). Ф и ло со ф и я ч ер н ы х д ы р заклю ч ается в ко ллап си р о ван и и м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и в результате катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я звезд ы , в н ед р ах ко тор о й п ер естал гор еть яд ер н ы й ко тел: ч ер н ы е д ы р ы — о б р азчи ки н ели н ей н о го р азви ти я м атер и и , ее катастр о ф и ч еско го п р евращ ен и я в си н гуляр н ость. Ч ер н ы е д ы ры — о б р азч и ки катастр о ф и ч еско го и сч езн о вен и я всех сво й ств п р о стр ан ства-вр ем ен и — гео м етр и ч ески х , то п о ло ги ч ески х , м етри ч ески х и т. д . сво й ств в си н гуляр н о сти . Н е то лько эво лю ц и я звезд (ч ер н ы е д ы ры , п ульсар ы , б елы е кар ли ки , взр ы вы н о вы х и сверх н о вы х звезд ) п р о и схо д и т н ели н ей н о , н о такж е и эволю ц и я галакти к в и х свер х ско п лен и ях и скоп лен и ях : галакти ки н е то лько уд аляю тся д р уг о т д р уга н а б о льш и х ко см и ч ески х р ассто ян и ях , н о о н и н а м алы х р асстоян и ях сб ли ж аю тся и сталки ваю тся, о б р азуя в р езультате эти х ч уд о ви щ н о м ощ н ы х сто лкн о вен и й н о вы е галакти ки . Г алакти ки (кр уп н ы е) зан и м аю тся катастро ф и ч ески м «кан н и б али зм ом », п о ж и р ая м ален ьки е. Н о сам ы м вп еч атляю щ и м зрели щ ем являю тся квазары , н ах о д ящ и еся в ц ен тр альн ой ч асти галакти к и и злуч аю щ и е и з о б ласти н е б о льш е н аш ей
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
314
314
С о лн еч н о й си стем ы яр кость и свети м о сть, которы е п р евосход ят яр ко сть и свети м о сть ц ело й галакти ки , со стоящ ей и з 1 0 0 м и лли ар д о в звезд , п од о б н ы х н аш ем у С о лн ц у. Т ай н ы квазар ов ещ е о ко н ч ательн о н ам и н е р азгад ан ы , н о о д н о н есо м н ен н о — б ы ти е и х н ели н ей н о : и сто ч н и ком эн ерги и , как сч и таю т сп ец и али сты , м о ж ет б ы ть ко ллап си р ован н ая м атер и я в ч ер н о й д ы р е. Д ля н ас н ели н ей н о сть п ред ставляет ф и ло со ф ски й см ы сл и и н тер ес, и б о н е то лько м атери я в сво ем б ы ти й н о м сущ ествован и и п р ед ставляет со б о й н ели н ей н ую р еальн о сть, н о и б ы ти е п р о стр ан ства-вр ем ен и н ели н ей н о : сам о сущ ество ван и е п р о стр ан ства-вр ем ен и н ели н ей н о , и б о в ф и ло со ф ском п о н и м ан и и суд ьб а п р и р о д ы м атер и и , п ро стр ан ства и вр ем ен и о д и н ако во н ели н ей н а: все сво й ства (гео м етр и ч ески е, то п о логи ч ески е, м етр и ч ески е и т. д .) п о д верж ен ы катастро ф и ч ески м и зм ен ен и ям (и ли и ч езн о вен и ю ). В ели ко е стан о ви тся м алы м (ч ер н ы е д ы ры , п ульсар ы , б елы е кар ли ки и т. д .) и м ало е п р евр ащ ается в б о льш о е: тако ва д и алекти ка н ели н ей н о сти связи м ало го и В ели ко го , Б о льш о го и м ало го . В это м вели ки й ф и ло со ф ски й см ы сл н ели н ей н о й связи м ало го и В ели ко го : о н заклю ч ается в ед и н стве всео б щ н о сти связи всех вещ ей в м и р е: п р и всем б еско н ечн о м м н о ж естве м н о го об р ази я и р азн оо б р ази я явлен и й во В селен н о й в о сн о ве сво его б ы ти я о н и ед и н ы . П о этом у о н и (м ало е и В ели ко е, Б о льш о е и м ало е) взаи м о п ер ех од и м ы и взаи м о п р евр ащ аем ы , т. е. н е ли н ей н о (т. е. п лавн о , м о н о тон н о , р авн ом ер н о), а н ели н ей н о (скач коо б р азн о , катастро ф и ч ески , со взры вом ). А теп ер ь сп усти м ся с верш и н ы ко см и ч еско го м и р а в глуб и н н ы й м и р х ао са м и кро ч асти ц и м акро тел, со сто ящ и х и з ато м о в и м о лекул: и сслед о ван и я н ели н ей н о й д и н ам и ки со всей о чеви д н о стью п о казы ваю т, ч то сам о й сущ естве н н о й х ар актер и сти ко й эти х м и кр о - и м акр ом и р о в является р о ль категори й случ ай н о сти , х ао са и тур б улен тн о сти , тео р и и ко то ры х со зд ан ы талан то м и уси ли ям и м н оги х м атем ати ко в, ф и зи ко в, м етеор о ло го в — Э д вар д о м Л ор ен ц о м , С ти вен о м С м ей ло м , Б ен уа М ан д ельб р отом и д р у ги м и — теор и и х ао са, ф р актало в, тур б улен тн ости , стр ан н ы х аттр акто ро в, о д н и м словом , н о вы е, н ели н ей н ы е теор и и о д и н ам и ч ески х си стем ах, эволю ц и о н и р ую щ и х во вр ем ен и . М ы р ассм о три м об щ еф и лосо ф ско е зн ач ен и е эти х н о вы х теор и й . К ако во об щ ее ф и ло со ф ское зн ач ен и е в оо б щ е н ели н ей н о й д и н ам и ки , в р ам ках ко то ро й п о луч и ли сво й статус эти н о вы е теор и и х ао са, ф р актало в, тур б улен тн о сти , стр ан н ы х аттрактор ов и т. д .? 1. Э то н е то лько н о во е н ауч н ое ви д ен и е м и ра, н о и н о во е ф и ло со ф ско е ви д ен и е м и р а, и б о н ели н ей н о сть есть ф ун д ам ен тальн о е, всео б щ ее и ун и вер сальн о е ви д ен и е м и р а, которое д о лж н о б ы ть п ро н и зан о п р и и сслед о ван и и , осм ы слен и и и п о н и м ан и и всех тр ех сф ер — ко см о сф еры , б и о сф ер ы и со ц и о культур н о й сф ер ы : х ао с д о лж ен б ы ть н ам и о см ы слен и п о н ят как всео б щ ая и ф ун д ам ен тальн ая ф и ло со ф ская катего р и я н о во го , н аш его м и ро п о н и м ан и я и м и р оо см ы слен и я п р и ро д ы и сущ н о сти эво лю ц и и В селен н о й н а всех стр уктур н ы х ур овн ях м атери и : х ао с леж и т в о сн о ве всех эти х ур о вн ей сущ ество ван и я м атер и и . Х ао с — твор ец , о р ган и зато р и ко н стр уктор сам оор ган и зац и и м атер и и : х ао с — сам оор ган и зую щ ая си ла м атер и и . 2. Д о н ед авн его вр ем ен и х ао с п о н и м ался только как д естр укти вн ая си ла: х ао с в это м п лан е и н тер п р ети ро вался как б есп о р яд о к и и сто лковы вался как р азр уш и тель и р ассеи ватель эн ер ги и . Х ао с — н е только д естр укти вн ая, н о и п р еж д е всего ко н стр укти вн ая си ла сам оор ган и зац и и м атер и и : х ао с — со зи д атель сам оор ган и зован н о сти структур и р ован н ы х си стем . К ласси ч ески м о б р азц ом х аоса является тур б у -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
315
315
лен тн о сть, н ад со зд ан и ем теор и и ко торо й тр уд и ли сь таки е вели ки е ум ы со ветски х уч ен ы х , как акад ем и ки А . К о лм о горо в и Л . Л ан д ау. С ей ч ас со зд ан а теор и я тур б улен тн о сти : в тур б улен тн о сти х аос стр о и т о ч ен ь уп о р яд о ч ен н ую и то н кую стр уктур у — стр ан н ы е аттр актор ы , п р ед ставляю щ и е со б о й д во й н ы е, стро го уп о р яд о ч ен н ы е и сам оор ган и зо ван н ы е сп и р али , со ед и н ен н ы е м еж д у со б о й и о сущ ествляю щ и е взаи м о д ей стви я: стр ан н ы й аттр акто р — м атем ати ч ески й о б р аз, ко то р ы й отр аж ает о со б ен н о сти х ао ти ч ески х д ви ж ен и й р еальн ы х ф и зи ч ески х си стем . С лед о вательн о , тур б улен тн о сть, ко тор ую п р ед ставляли и склю ч и тельн о в тер м и н ах б есп о ряд ка, б есп о ряд оч н о го х ао са, ли ш ен н о го како го б ы то н и б ы ло п ор яд ка, п ер ед н ам и сей ч ас вы ступ ает как ф ен о м ен , вклю ч аю щ и й в себ я б есп о ряд ок и п ор яд о к, т. е, х ао с: х ао с — н е б есп ор яд о к и н е п о р яд о к, а н ели н ей н о сть связи п ор яд ка и б есп о ряд ка. Е щ е р аз м ы х о ти м п о д чер кн уть н аш у м ы сль: х аос н е есть и склю ч и тельн о б есп о ряд о к и ли и склю ч и тельн о п ор яд ок. Х ао с — н ели н ей н ая д и алекти ка связи и ед и н ства б есп о р яд ка и п о р яд ка: б есп оряд о к н е то ж д ествен ен х ао су и п о р яд о к н е и д ен ти ф и ц и р уем с х ао сом . Х ао с — си ла, ко тор ая ко н стр уи р ует и з б есп о р яд ка п о р яд о к и о д н о вр ем ен н о разр уш ает п оряд о к, со зд авая н о вы й б есп о ряд о к: х ао с — д ей стви тельн ая д и алекти ка ед и н ства п о ряд ка и б есп о ряд ка. П р и этом ф и ло со ф и я (совр ем ен н ая) н е м о ж ет б ы ть ко н д ен сац и ей то лько н ауч н ы х и сти н и вели ки х о ткр ы ти й : ей важ н ы н е то лько н ауч н ы е и сти н ы , н о и ц ен н о сти культур ы .
Ж и зн ь к ак н ел и н ей н ость Н аш а ж и зн ь как таковая о сн ован а н а ф ун д ам ен тальн о м квад р ате: во д ор о д , углер о д , ки сло ро д и азо т, ко то р ы е н ем ы сли м ы б ез п р ото н а и электро н а. И н тер есн о о тм ети ть, ч то ж и зн ь в н аш ей В селен н о й в о сн о вн ом п о стр о ен а и з п ер во го сем ей ства ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц : u-квар к и d-квар к, и з ко тор ы х со сто и т структур а п ро тон а, электро н а и электр о н н о го ан ти н ей тр и н о . Б ез электро н а и п р ото н а н ем ы сли м о сущ ество ван и е ато м о в, и з ко то р ы х со стоят м о лекулы как о сн о ва ж и зн и : м о лекулы н е сам и п о себ е — ж и зн ь, а и х п ро стр ан ствен н ая ко н ф и гур ац и я, со сто ящ ая и з м и лли ар д ов м и лли ар д о в о со б о сам оо р ган и зо ван н ы х п о ли м ер н ы х м о лекул. Ж и зн ь — веч н о е д ви ж ен и е эти х м олекул, н и н а секун д у н е о стан авли ваю щ ееся: о н а ест ь п о стоян н о е сам ово сп р о и звед ен и е и аб со лю тн о е и то ч н ое сам о об н о влен и е это й п р о стр ан ствен н о й ко н ф и гур ац и и м о лекул во вр ем ен н ом р и тм е и ц и кли ч н о сти . Ж и зн ь — сам а н ели н ей н о сть: ее во зн и кн о вен и е и сущ ество ван и е связан ы с н ели н ей н ы м и ф и зи ч ески м и , х и м и ч ески м и , б и о ло ги ч ески м и п ро ц ессам и д и сси п ац и и и д и сси п ати вн ы х стр уктур , усто й ч и во сти и н еусто й ч и во сти , б и ф ур кац и и и катастро ф ы , равн о весн о сти и н ер авн о весн о сти , случ ай н о сти и веро ятн о сти , х ао са и п о р яд ка, ф р актальн ы х аттр актор ов и т. д . Ж и зн ь х ар актер и зуется сп и р альн о й стр уктур о й м о лекул, и х лево сп и р альн о стью и ли п р аво сп и р альн о стью : м о лекулы с лево сп и р альн ой о р и ен тац и ей о твеч аю т только н а «зо в» м олекул с левови н то во й сп и р альн о стью , а м о лекулы с п р аво ви н тово й сп и р альн о стью — н а «зов» м о лекул с п р авосп и р альн о й о р и ен тац и ей . Ж и зн ь в глуб и н е сво ей аси м м етр и ч н а: аси м м етр и я — х ар актер н ая о соб ен н о сть ж и зн и , н ап р авлен н ая п р о ти в х ао са, б есп ор яд ка, д и сси п ац и и , о д н и м сло во м , п ро ти в д естр укти вн ой ф ун кц и и эн тро п и и как м ер ы б есп о ряд ка.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
316
316
Ж и зн ь — это ко н ф ор м ац и о н н ая свер хсло ж н ая си стем а, ко то р ая со сто и т и з ч еты р ех ко н ф о рм ац и о н н ы х сло ев: п ерви ч н ая стр уктур а, втор и чн ая, трети ч н ая и ч етверти ч н ая стр уктур ы : сам о е «д о ро го е» ж и зн ь п р яч ет в ко н ф ор м ац и о н н о м тай н и ке п ер ви ч н о го сло я (н ап р и м ер, Д Н К как м о лекуляр н ая стр уктур а ген ети ч еско й и н ф о рм ац и и ). Ж и зн ь — это ко н ф ор м н о е стр уктур н о е о б р азован и е м о лекул, ко тор о е х ар актер и зуется в то ч н о м м атр и ч н о м во сп ро и звед ен и и стр уктур н о й о р ган и зац и и м о лекул в и х д етальн ы х связях и в ц ело стн о сти : ко н ф о рм н о е сам о во сп ро и звед ен и е д о лж н о б ы ть м ех ан и зм ом си н х р о н и зац и и всех ч астей и ц ело стн о сти ор ган и зац и и ж и зн и . Ж и зн ь — это о ткр ы тая стр уктур н ая си стем а, п р и зван н ая о б есп еч и ть ко гер ен тн о сть ор ган и зм а ж и зн и : ко гер ен тн о сть как вн утр ен н ее сам о со гласо ван н о е ед и н ство о р ган и зм а ж и зн и во сп ро и звод и тся то лько во взаи м о д ей с тви и с вн еш н ей ср ед о й , п о луч ая и з н ее вещ ества и эн ер ги ю д ля сам о об н о влен и я и сам о со верш ен ство ван и я ж и зн и . Ж и зн ь как о ткр ы тая си стем а — д и сси п ати вн ая стр уктур а, и сп о льзую щ ая д и сси п ац и ю эн ер ги и (т. е. х ао с, б есп о ряд о к) д ля уп о р яд о ч и ван и я и усо верш ен ство ван и я орган и зм а ж и зн и . Ж и зн ь — это о д н о вр ем ен н о д и сси п ати вн ая стр уктур а, п ро и зво д ящ ая эн тро п и ю как м ер у хао са, б есп о ряд ка и и сп о льзую щ ая и х д ля усоверш ен ство ван и я ко гер ен тн о сти ж и зн и как ко н ф ор м ац и о н н о й и ко н ф орм н о й стр уктур н о й ор ган и зац и и си стем ы . В это м со сто и т и ко н стр укти вн ая р о ль и зн ач и м о сть эн тр о п и и , х аоса и п о р яд ка, д и сси п ац и и и д и сси п ати вн ы х стр уктур : эн тро п и я как п р ои зво д и тель х ао са и гр ает и ко н стр укти вн ую ф ун кц и ю .
§3. С к оп л ен и я гал ак ти к В н аш ей р аб о те р ассм о трен ы п р о б лем ы ро ж д ен и я звезд , и х ж и зн и и с м ер ти : см ер ть звезд ы (б елы е кар ли ки , п ульсар ы и ч ер н ы е д ы р ы ) — след стви е катастро ф и ч еско го ко ллап са как си лы м ощ н ей ш его гр ави тац и он н о го сж ати я. В ф и ло со ф ско м р акур се ко ллап с — см ерть звезд ы , н о н е м атер и и и п р о стр ан ствавр ем ен и : ко ллап с есть см ер ть б ы ти я, н о н е м атер и и как тако во й и см ер ть тр ех м ер н о сти п р о стр ан ства, н о н е сам о го п ро стр ан ства как тако во го : в си н гуляр н о сти со хр ан яется п р о стр ан ство вы сш и х р азм ер н о стей в свер н утом , скр уч ен н о м ви д е. Д аж е си н гул яр н ость как б еско н еч н ую п ло тн о сть м атер и и и и скр и вле н н о сти вн утр ь п ро стр ан ства-вр ем ен и н ельзя п р ед ставлять как см ер ть м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и : ко ллап си р о ван н ая р еальн о сть так и ли и н ач е, ран о и ли п о зд н о ч ер ез м и лли он ы лет, а м о ж ет б ы ть, ч ер ез м и лли ар д ы лет р еко ллап си р ует: р еко ллап с есть ф и зи ч еская н ео б ход и м о сть р асш и р ен и я коллап си р о ван н о й м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и . «Ч ер н ая д ы р а н е такая уж ч ер н ая» (С . Х о ки н г) — сущ ествует б елая д ы р а как д ы р а р еко ллап са. В о о б щ е след ует о тм ети ть, ч то ко ллап си р о вать м о гут лю б ая м атер и я и всяко е п р о стр ан ство -вр ем я: ко ллап с и р еко ллап с есть всео б щ и е и ф ун д ам ен тальн ы е закон ы сущ ество ван и я м атер и и воо б щ е и п ро стр ан ства-вр ем ен и . Е сли ч ело веч ески е руки о б лад али б ы ч уд о ви щ н о -ги ган тско й си лой катастро ф и ч еско го сж ати я, то о н и м огли б ы сж ать н ас д о р азм ер а 10 -23 см , и в р езультате этого ги ган тско го сж ати я н аш его тела ко ллап си р о ван н ая п ло тн о сть м атер и и и п ро стр ан ства -врем ен и б ы ла б ы экви вален тн а ко ллап си р ован н о й п ло тн о сти м атери и и п р о стран ства -вр ем ен и в ч ер н ы х д ы р ах . Е сли ко ллап си р о вать н аш у З ем лю д о р азм ер а 1 8 м м , то эта ко ллап си р ован н ая п ло тн о сть
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
317
317
м атер и и и п ро стр ан ства-врем ен и такж е экви вален тн а ко ллап си р ован н о й п ло тн ости м атер и и и п ростр ан ства-вр ем ен и в ч ер н ы х д ы р ах . К ак о тм еч алось, сущ ествую т м и н и -ч ер н ы е д ы р ы , рож д ен н ы е в сам ую р ан н ю ю эп ох у Б о льш о го взр ы ва, с р азм ер ом п р ото н а — 10-13см : 1 см 3 м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и в м и н и -ч ер н ы х д ы р ах б уд ет веси ть м и лли ар д то н н , ч то экви вален тн о п ло тн о сти м атер и и и п ростр ан ства-вр ем ен и в п ульсар ах. А в б елы х кар ли ках ко ллап си р о ван н ая п ло тн о сть м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и п р ево сх од и т в м и лли о н ы раз п ло тн ость во д ы . Л ю б ая м атери я и п ро стр ан ство -вр ем я м о гут б ы ть в р азн о й степ ен и и м ер с ко ллап си р ован ы д о си н гуляр н о сти как б еско н ечн о сти п ло тн о сти м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и : все зави си т о т си лы ко ллап са, т. е. сж ати я. М о гут б ы ть ко ллап си р ован ы н е то лько звезд ы , н о и галакти ки , и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я. М о гут б ы ть ко ллап си р ован ы такж е как ф ун д ам ен тальн ы е, так и элем ен тар н ы е ч асти ц ы . В это м о тн о ш ен и и и б и о сф ер а (а такж е и соц и о сф ер а) м ож ет б ы ть ко ллап си р о ван а. О д н ако В селен н ая так у стро ен а и в ко см о ло ги ческо м , и в ф и зи ч еско м о тн ош ен и и , ч то сущ ествует ан ти ко ллап си р ую щ ая си ла как б ар и о н и ч еская: ан ти б ар и о н и ческая си ла — ко ллап си р ую щ ая си ла, а б ар и о н и ч еская си ла — ан ти ко ллап си р ую щ ая си ла. П оэто м у р асш и р ен и е В селен н о й как сам оор ган и зац и я суп ер си стем ы есть го сп о д ство б ар и о н и ч еско й си лы как ан ти ко ллап си р ую щ ей си лы и п р о ти во д ей стви е ее ан ти б ар и он и ч еско й си ле как ко ллап си р ую щ ей си ле, т. с. «тем н о й », «скр ы то й », «н еви д и м о й » м атер и и : б ар и о н и ч еская м атер и я есть «ви д и м ая», «светящ аяся», ко то р ая, как м ы о тм ети ли , является п ока ед и н ствен н ы м и м ощ н ы м и н д и катор ом п о сти ж ен и я н ам и В селен н о й в ее кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б р азован и ях — звезд ы , галакти ки , и х ско п лен и я и свер х ско п лен и я. О д н ако весь п ар ад о кс п озн авательн о й си туац и и в том и заклю ч ается , что сам а б ар и о н и ч еская м атер и я «ви д и м а» н ам и и о н а «свети т» н ам то лько н а 2 0 % , а 80 % ан ти б ар и о н и ческо й м атери и н ам и « н еви д и м ы », «скр ы ты » о т н ас: 2 0 % б ар и о н и ч еской м атер и и как «светящ ей ся», «ви д и м о й » н ам и звестн ы в ви д е р азли ч н ы х ви д о в яд ер н ы х и электр ом агн и тн ы х и злуч ен и й . З н ач и т, 1 /5 часть б ар и о н и ч еско й м атери и как ан ти ко ллап си р ую щ ей си лы н ам и звестн а, а о стальн ая 4 /5 ч асть н ам п о ка н ед о ступ н а и «н еви д и м а», п о это м у «тем н о й », «скр ы то й », «н еви д и м о й » м атер и ей является н е то лько ан ти б ар и о н и ч еская м атер и я как ко ллап си р ую щ ая м атер и я катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я: ко ллап с и сж ати е — н е и д ен ти ч н ы е п о н яти я. Н е всякое сж ати е есть ко ллап с: ко ллап с — п о н яти е н ели н ей н о й д и н ам и ки , связан н о е с таки м и п о н яти ям и , как н еусто й ч и во сть, случ ай н о сть, б и ф ур кац и я, к атастро ф а, х ао с, р азр уш ен и е, си м м етри я и ее сп о н тан н о е н ар уш ен и е и т. д . К о ллап с — н е то лько катастро ф а м атери и , н о и п р о стр ан ства-вр ем ен и : ко ллап с — катастро ф и ч еско е р азр уш ен и е стр уктур ы б ы ти я м атер и и и п р о стр ан ства -вр ем ен и . К о ллап с — си ла катастр оф и ч еско го сж ати я стр уктурн ы х о б р азо ван и й , в р езультате ко то ро го п р ои сх о д и т ли кви д ац и я всех н ео д н оро д н о стей м атер и и и п р о стр ан ства вр ем ен и : в ц ело м ко ллап с — гом о ген и зац и я гетеро ген н о сти . Р еко ллап с, н ао б оро т, — гетеро ген и зац и я го м о ген н о сти : р еко ллап с — р асш и р ен и е ко ллап си р ован н о й п ло тн о сти м атери и и п р о стр ан ства-вр ем ен и : р еко ллап с — р аскр уч и ван и е, р азм аты ван и е и р азверты ван и е п р о стр ан ства-вр ем ен и , и н а этом ф он е сам оо р ган и зац и я м атери и в стр уктур н ы х (м и кро ско п и ч ески х и ко см о ло ги ч ески х ) о б р азо ван и ях .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
318
318
Э во лю ц и я В селен н о й в кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур н ы х о б р азо ван и ях есть п р о ти вор еч и вы й п р о ц есс ко ллап са и р еко ллап са: звезд ы р о ж д аю тся и ум и р аю т в ко см о ло ги ч еско м вр ем ен и , и , ви д и м о , галакти ки р о ж д аю тся и ум и р аю т, а такж е и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я: все, ч то рож д ается, д о лж н о ум ер еть. С ам а В селен н ая как суп ер си стем а ро ж д ается в р езультате Б о льш о го взр ы ва: это о зн ач ает, ч то В селен н ая и м еет н ач ало , н асто ящ ее и б уд ет и м еть б уд ущ ее, ко то ро е зави си т о т кри ти ч еско го зн ач ен и я м атери и и п р о стр ан ства-вр ем ен и . Д о тео р ети ч еско го и м атем ати ч еско го о б н ар уж ен и я в 19 33 г. «скр ы то й », «н еви д и м о й » м атер и и б ы ло п р и н ято сч и тать, что ф и зи ч ески сущ ествую щ ая п ло тн о сть м атер и и в 1 00 раз м ен ьш е, ч ем кр и ти ч еское зн ач ен и е п ло тн о сти м атер и и во В селен н о й , ч тоб ы р асш и р ен и е ее зам ед ли ло сь, а затем о стан ови ло сь, и о н а н ачала сж и м аться. А теп ер ь п о сле о ткр ы ти я в 19 33 г. Ф р и ц ем Ц ви ки «скры то й », «тем н о й » м атер и и в ско п лен и ях п р и н ято, ч то ф и зи ч ески р еальн ая п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й в 1 0 р аз м ен ьш е кр и ти ч еско го зн ач ен и я, ч тоб ы В селен н ая н ач ала сж и м аться и свер ты ваться, а затем в ко н ц е ко н ц о в н ач ала ко ллап си р овать, п р еврати вш и сь в то ч ку си н гуляр н о сти , что б ы все н ач и н ать сн о ва с н о во го Б о льш о го взр ы ва. Н еи зб еж н а ли суд ьб а В селен н о й в ко ллап си р о ван и и ? М н о ги е сп ец и али сты — ко см о ло ги и астр о ф и зи ки — сч и таю т, ч то о б щ и й во зр аст В селен н о й (о т ее р асш и рен и я п о сле Б о льш о го взр ы ва и д о ее ко ллап си р ован и я в си н гуляр н о сть) со стави т 1 00 м и лли ар д ов лет; н асто ящ и й во зр аст ее, т. е. ско лько лет уж е о н а п р о ж и ла, — 2 0 м и лли ар д о в лет, и ей ещ е о стало сь р асш и р яться 3 0 м и л ли ар д ов лет, а затем р асш и р ен и е В селен н о й см ен и тся сж ати ем и ко ллап со м , ко то р ы е б уд ут п р о д о лж аться си м м етр и ч н о сто лько ж е лет, ско лько о н а р асш и р ялась, т. е. 50 м и лли ар д ов лет. (С р ед и уч ен ы х -сп ец и али сто в, о тстаи ваю щ и х д ан н ую сх ем у, м о ж н о н азвать п р еж д е всего С . Х о ки н га, С . В ай н б ер га, Р . П ен ро уза и д р уги х .) П ерво е — это то , ч то В селен н ая как сам оо р ган и зо ван н ая суп ер си стем а, и м ею щ ая н ачало сво его рож д ен и я и н асто ящ ее, б уд ет и м еть сво й ко н ец в б уд ущ ем : В селен н ая как сам о орган и зую щ аяся суп ер си стем а так ж е, как все сам оор ган и зован н ы е стр уктур ы в н ей , н е м о ж ет сущ ествовать веч н о . Э та суп ер си стем а как и зм ен яю щ аяся и п р етер п еваю щ ая глуб о ки е катастр о ф ы н есп о соб н а сам о сох р ан яться б еско н еч н о и б есп р ед ельн о : если все кр уп н о м асш таб н ы е ко см и ч ески е о б ъ екты , и з ко тор ы х со сто и т В селен н ая, п р етерп еваю т глуб о ки е катастро ф и ч ески е и зм ен ен и я, то н еп о н ятн о , как ц елое сам о со хр ан яется, если ч асти и ли и сч езаю т, и ли и х стр уктур н ы е ко м п он ен ты н е о стаю тся н еи зм ен н ы м и и н е м огут о ставаться веч н ы м и в сво ем б ы ти й н ом сущ ество ван и и : н е то лько ч асти зави сят о т ц ело го , н о и ц ело е н ах о д и тся в п рям о й зави си м о сти о т ф ун д ам ен тальн ы х катастро ф и ч ески х и зм ен ен и й сво и х ч астей . Т ако ва н ели н ей н ая д и н ам и ка ч астей и ц ело го : о н и взаи м ооп р ед еляем ы и взаи м о о б условли ваем ы как сам о ор ган и зую щ и еся си стем ы , п о д си стем ы . П о вед ен и е си стем ы (и ли суп ер си стем ы ) зави си т о т сам о ор ган и зо ван н о сти п о д си стем и , н ао б оро т, п од си стем ы д о лж н ы и , д ей стви тельн о , п од ч и н яю тся зако н у ц ело го как си стем ы : в си н х ро н н о й (ц и кли ч н о й и р и тм и ч н о й ) сам о ор ган и зо ван н о сти си стем ы и ее п о д си стем заклю ч ается суть п р о б лем ы сам о ор ган и зац и и и сам о р азви ти я м атери и . (М ы ж е п о ф акту уд ален и я галакти к д руг о т д р уга суд и м о р асш и р ен и и В селен н о й , о т ч астн ы х н аб лю д ен и й п ер ех од и м к всеоб щ ем у суж д ен и ю о р асш и рен и и В селен н о й и ли , зн ая ф и зи ч ески р еальн ую п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й п о о тн ош ен и ю к ее кр и ти ч еском у зн ач ен и ю , м о ж н о п р ед п о ло ж и ть, б уд ет ли В селен н ая б еско н еч н о р асш и р яться и ли ж е б уд ет сж и м аться (и ли д аж е ко ллап си р о вать).)
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
319
319
П оэто м у н ельзя р ассуж д ать и в ф и ло со ф ско м п лан е о р асш и р ен и и и ли сж ати и В селен н о й аб стр актн о и воо б щ е, н е о сн о вы ваясь н а со вр ем ен н ы х астро ф и зи ч ески х д ан н ы х н аб лю д ен и й : а эти д ан н ы е н аб лю д ен и й д аю т о сн о ван и е п р ед п о ло ж и ть, ч то п о сле теор ети ч еско го и м атем ати ч еско го д о п ущ ен и я о н али ч и и «скр ы то й », «н еви д и м о й », «тем н о й » м атер и и в ско п лен и ях галакти к вели ч и н а ф и зи ч ески р еальн о й п ло тн о сти м атер и и во В селен н ой в 10 р аз м ен ьш е кр и ти ч еско го ее зн ач ен и я д ля свер ты ван и я р асш и ряю щ ей ся В селен н о й . С лед овательн о , зад ач а и сслед о вателей ко см и ч ески х о б ъ екто в заклю ч ается в том , что б ы о п ред ели ть, гд е ещ е н ад о и скать н ед о стаю щ ую «скр ы тую », «н еви д и м ую », «тем н ую » м атер и ю ?! С и туац и я в теор ети ч еской астр о ф и зи ке и ко см о ло ги и сло ж и лась и склад ы вается таки м об р азо м , как м ы уж е п о д ч ер ки вали , ч то «тем н о й » м атер и ей об лад ает н е то лько ан ти б ар и о н и ческая м атер и я как си ла тяго тен и я, н о и б ар и о н и ч еская м атер и я как яд ер н ы е и электр ом агн и тн ы е си лы , ко то р ы е «светятся», и н ам «ви д и м ы м и » стан о вятся только 2 0 % . В то ро е — это то , ч то н ед о стаю щ ую «скр ы тую », «н еви д и м ую », «тем н ую » м атер и ю м ы д о лж н ы и скать в галакти ках , и х ско п лен и ях и сверх ско п лен и ях : в ц ело м р азн ы е автор ы (уч ен ы е-сп ец и али сты ) д аю т р азли ч н ы е зн ач ен и я вели ч и н ы н ед о стаю щ ей «скр ы то й м атер и и ». О б щ и й и то г и з д ан н ы х свод и тся к ц и ф р е 1 0 -15 % ви д и м о й ан ти б ар и о н и ч еской м атер и и , а о стальн ая ч асть — п о ч ти 9 0 -85 % — это «скр ы тая», «н еви д и м ая», «тем н ая» ан ти б ар и он и ч еская м атер и я как си л а гр ави тац и о н н о го п о ля. Н еко то р ы е авторы сч и таю т, ч то «тем н ая» ан ти б ар и о н и ч еская м атер и я со ставляет п о ч ти 95 % и то лько 5 % являю тся «ви д и м ы м и » д ля н ас: в сво и х р ассуж д ен и ях о н и п р и во д ят то т ф ак т, что в элли п ти ч ески х галакти ках сущ ествует «тем н о е» о гро м н о е гало в и х ц ен тр ах м асс, ко то ро е во об щ е н е и злуч ает н и ч его . М ы о б этом «тем н о м » и оч ен ь м асси вн ом гало н е м о ж ем н и ч его сказать, п о то м у ч то о н о аб со лю тн о «тем н о е» и н и чего н е и злуч ает, п оэто м у м ы н е м о ж ем и м еть н и како й и н ф о рм ац и и о б этом гало в ц ен тр е элли п ти ч ески х галакти к: в элли п ти ч ески х галакти ках ви д и м ая м атери я как ан ти б ар и о н и ч еская со ставляет м акси м ум 5 % , а о стальн ы е 95 % ее — «тем н ая» м атер и я. Э лли п ти ч ески е галакти ки — сам ы е стары е галакти ки во В селен н о й , в ко то р ы х п о ч ти о тсутствует н о во е звезд ооб р азо ван и е. В о тли ч и е о т элли п ти ч ески х , в сп и р альн ы х галакти ках п р о и схо д и т и н тен си вн о е м о ло д о е звезд оо б р азован и е. П о этом у м о ж н о п ред п о ло ж и ть, ч то сп и р альн ы е галакти ки — о тн о си тельн о м о ло д ы е галакти ки , ч ем элли п ти ч ески е: светящ аяся м атер и я в н и х со ставляет и н о гд а о т 1 0 % д о 4 0 % . В ср ед н ем «ви д и м ая» б ар и о н и ч еская м атер и я в сп и р альн ы х галакти ках , как сч и таю т уч ен ы е -сп ец и али сты , со ставляет о ко ло 15 -20 % , а остальн о е — «тем н ая», «н есветящ аяся» м атер и я и п о том у н ам и «н еви д и м ая» ан ти б ар и о н и ческая м атер и я. В ли н зо п о д об н ы х и н еп р ави льн ы х галакти ках «ви д и м ая», «светящ аяся» б ар и о н и ч еская м атер и я в ц ело м со ставляет ещ е м ен ьш е, ч ем в сп и р альн ы х галакти ках : он а со ставляет о т 3 % д о 7 % всей со д ер ж ащ ей ся в н и х м атер и и . Т аки м о б р азо м , в галакти ках в ср ед н ем п р и б ли ж ен и и «ви д и м ая» ан ти б ар и о н и ческая м атер и я со ставляет в н асто ящ ее вр ем я н е б о льш е 10 -1 5 % всей со д ер ж ащ ей ся в н и х ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и и , а остальн ы е 8 5 -90 % — «тем н ая» м атер и я. П о это м у м ы сч и таем , ч то вели ч и н а в 1 0 р аз м ен ьш е ф и зи ч ески р еальн ой п ло тн о сти м атер и и во В селен н о й п о о тн о ш ен и ю к ее кр и ти ч еском у зн ач ен и ю д ля свер ты ван и я В селен н о й в сж ати е и затем в ко ллап с сли ш ком зан и ж ен а: ф акти ч ески н ам н еи звестн а вся м атери я, ско н ц ен тр и ро ван н ая в галакти ках , о со б ен н о в и х ц ен тр альн о м яд р е. Н ам х оро ш о и звестн о то , ч то в каж д ую стр уктур у галакти ки вх о д ят б о лее ста м и лли ар д ов звезд и и х си стем : н е вся б ар и о н и ч еская м атер и я в н и х «свети тся» и п о том у
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
320
320
является «ви д и м о й » н ам : «ви д и м о й » стан о вятся то лько 2 0 % б ар и о н и ч еско й м атер и и , ко то р ая д о ход и т к н ам в ви д е сам ы х р азли ч н ы х электро м агн и тн ы х и злуч ен и й (ви д и м ы й свет, и н ф р акр асн о е и ультр аф и о лето во е и злуч ен и я, р ен тген о вско е, р ад и ово лн ы , м и кро во лн о вое ф о н ово е и злуч ен и е, т. е. рели кто во е и злуч ен и е, и т. д .), ко то р ы е являю тся о сн о вн ы м и и н д и като р ам и п о сти ж ен и я н ам и кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б ъ екто в. В се это то лько ко ли ч ествен н ая сто ро н а п о сти ж ен и я галакти к, ско п лен и й и х и сверх ско п лен и й . 1. Г алакти ка в ср ед н ем со стои т и з ста и б о льш е м и лли ар д о в звезд , таки х , как н аш е С о лн ц е, п р и ч ем н аш а звезд а о тн оси тся к ч и слу ср ед н и х : есть звезд ы , м ассы ко то р ы х п р ево схо д ят М ⊙ в 1 0 , 1 00 , 1 000 и д аж е 1 0 0 0 0 00 р аз, н о есть звезд ы , м асса ко то р ы х н ам н о го м ен ьш е. 2. С ко п лен и е вклю ч ает в сво ю стр уктур у о т 5 00 д о 100 0 галакти к: есть ско п лен и я, в со став ко тор ы х вхо д ят б о лее 10 00 галакти к. С ко п лен и е то ч н о такж е, как и галакти ка, есть о п р ед елен н ая стр уктур и р ован н ая ц ело стн ая си стем а со свои м и уп о р яд о ч ен н ы м и зако н ам и и п р о ц ессам и : сам о е и н тер есн о е д ля н ас со сто и т в том , ч то и м ен н о п р и и зуч ен и и п р о ц ессо в взаи м оо тн ош ен и й галакти к б ы ла вы д ви н ута в 1 933 г. Ф р и ц ем Ц ви ки (австро -ам ер и кан ски м астро ф и зи ко м ) тео р ети ч еская ги п о теза «скр ы то й », «тем н о й » м атери и . В ско п лен и ях галакти ки п ер ем ещ аю тся д р уг о тн о си тельн о д р уга и ц ен тр а м асс: эти п ер ем ещ ен и я галакти к о тн о си тельн о д р уг д р уга н осят усто й ч и вы й х ар актер . О н и н и куд а н е р азб егаю тся. П о м н ен и ю Ф р и ц а Ц ви ки , если б ы в ц ен тр е скоп лен и я н е сущ ество вало м асси вн о е яд р о, которо е об лад ало д о стато ч н о й си ло й гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я п ер ем ещ аю щ и х ся отн о си тельн о д р уг д р уга галакти к, то о н и р азб еж али сь б ы в р азн ы е стор о н ы : это ф ун д ам ен тальн ы й тео р ети чески й вы во д о сущ ествован и и в ско п лен и ях «скр ы то й », «тем н о й » м атер и и , ко то р ая уд ер ж и вает п ер ем ещ аю щ и еся галакти ки о т во зм о ж н о сти и х разб еган и я в р азн ы е сторо н ы . С лед о вательн о , и м ен н о п ри и зуч ен и и д ви ж ен и я галакти к в ско п лен и ях б ы ло вы д вш гуто Ф р и ц ем Ц ви ки п р ед п о ло ж ен и е о сущ ество ван и и во В селен н о й кр о м е «ви д и м о й », «светящ ей ся» м атер и и (т. е. б ар и о н и ч еско й ) «скр ы то й », «н еви д и м о й », «тем н о й » м атер и и : сам а п о себ е п р о б лем а «тем н о й » м атер и и , н ам и н е п о зн ан н о й и эксп ер и м ен тальн о н е о б н ар уж ен н о й , является н аи б о лее важ н о й и ф ун д ам ен тальн о й п р о б лем о й в со вр ем ен н о й ко см о ло ги и , и б о с н ей уч ен ы е-сп ец и али сты связы ваю т сво и н ад еж д ы о р еш ен и и воп р о са о суд ьб е н аш ей В селен н о й в б уд ущ ем . 3. Э то — свер хско п лен и я как ско п лен и я ско п лен и й ско п лен и й (С . В ай н б ер г): сверх ско п лен и я о хваты ваю т все м етагалакти ч еское п р о стр ан ство , т. е. все п р о стр ан ство го р и зо н та ви д и м о сти — 1028см . О н о вклю ч ает 1 0 11 галакти к x 1010 звезд = 10 21 звезд . Э то о гро м н о е ко см о л о ги ч еско е р еальн о е п ро стр ан ство В селен н о й , н ам и теор ети ч ески о хвач ен н о е, и если п р и б ави ть м и р м и кр о п р о стр ан ства в глуб и н е 10-17 см (гр ан и ц а и глуб и н а слаб ы х взаи м о д ей стви й ), то го р и зо н т «ви д и м о сти », н ам и теор ети ч ески о хвач ен н ы й , со ставляет вп еч атляю щ и й д и ап азо н : 1028см + 10 -17см = 10 45см . Я вляется ли эта вели ч и н а гр ан и ц ей н аш ей В селен н о й и ли н ач ало м н аш его п о сти ж ен и я В селен н о й , ее расш и р ен и я и эво лю ц и и ?
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
321
321
М ы сч и таем , ч то этот гори зо н т ви д и м ости н е является и н е м ож ет являться гр ан и ц ей В селен н о й и ли ее ко н ц ом , т. е. у В селен н о й н е м о ж ет б ы ть н и гр ан и ц ы , н и ко н ц а: о н а м о ж ет и , д ей стви тельн о , о б лад ает д вум я сво й ствам и — и ли о н а м о ж ет б еско н еч н о р асш и ряться, и ли о н а н ач н ет сж и м аться и коллап си р о вать, п р евр ащ аясь в си н гуляр н ую то ч ку. Н о ко ллап си ро ван н ая си н гуляр н о сть н е есть ко н ец сущ ество ван и я ф и ло со ф ско й м атер и и и ее б еско н еч н о и скр и влен н о го и ко ллап си р ован н о го п ро стран ства-вр ем ен и : о н а есть ко н ец ф и зи ч еско й В селен н ой , в м ален ько м уго лке которо й р азм ести лась н аш а ро д н ая С о лн еч н ая си стем а, гд е м ы , лю д и , о б и таем н а м алю сен ько й н аш ей ро д н о й З ем ле. К оллап си р о ван н ая в си н гуляр н о сть, н аш а В селен н ая вн о вь возро д и тся в д руго м б ы ти й н ом о б ли ке, м ож ет б ы ть, с со всем д р уги м и ф и зи ч ески м и зако н ам и , п р и н ц и п ам и и м и ро вы м и п о стоян н ы м и . О д н о аб со лю тн о ф и ло со ф ски н есо м н ен н о : ф и ло со ф ская м атер и я и ее п р о стр ан ство -вр ем я в д р угом о б ли ке сн ова п ор о д ят н о вую В селен н ую и , м о ж ет б ы ть, ко гд а-н и б уд ь и гд е-н и б уд ь сво й вы сш и й ц вет — ч ело веч ески й р азум (Ф . Э н гельс). Н о вер н ем ся к свер х ско п лен и ю . С верх ско п лен и е как ско п лен и е ско п лен и й ско п лен и й (С . В ай н б ер г) п р ед ставляет соб о й , как галакти ки и ско п лен и я, и х стро го уп о р яд о ч ен н ую суп ер си стем н ую стр уктур у, в ц ен тр е ко торо й н ах од и тся «то чка В ели ко го п р и тяж ен и я»: эта «то ч ка В ели ко го п р и тяж ен и я» п р ед ставляет со б о й то чку о гро м н о й и ко ло ссальн о й ко н ц ен трац и и «тем н ой » м атер и и , во кр уг ко то ро й вр ащ аю тся п о сво и м о рб и там ско п лен и я галакти к. П р и это м ч ем б ли ж е о н и н ах о д ятся к «то ч ке В ели ко го п р и тяж ен и я», тем с б о льш ей скоро стью о н и (т. е. ско п лен и я) д ви ж утся и б ы стр ее п р и б ли ж аю тся к н ей . Т аки м о б разо м , с о д н о й сторо н ы , устан о влен ф ун д ам ен тальн ы й зако н о всео б щ ем уд ален и и галакти к д р уг о т д р уга, а с д р уго й стор о н ы , сущ ествует ф ун д ам ен тальн ы й ф акт о «то ч ке В ели ко го п р и тяж ен и я» как вели ко й точ ке п р и тяж ен и я ско п лен и й скоп лен и й галакти к к это й «то ч ке В ели кого п р и тя ж ен и я». П ар ад о кс со сто и т в то м , что это п р и тяж ен и е ско п лен и й ско п лен и й галакти к к «то ч ке В ели ко го п р и тяж ен и я» о п ред еляется м естн ы м , ло кальн ы м гр ави тац и о н н ы м п о лем : ско ро сть д ви ж ен и я (и вращ ен и я) ско п лен и й н азы вается п екуляр н о й ско ро стью , ко то р ая о п р ед еляется м естн ы м , ло кальн ы м гр ави тац и он н ы м п о лем . С лед о вательн о , м ы ви д и м , с о д н о й сторо н ы , р азб еган и е н а б о льш и х ко см о ло ги ч ески х р ассто ян и ях галакти к, а с д р уго й стор он ы , н а б ли зки х ко см о ло ги ч ески х р ассто ян и ях галакти ки и и х ско п лен и я м о гут сб ли ж аться и , д ей стви тельн о , сб ли ж аю тся. В стает ф ун д ам ен тальн ы й во п р о с: м огут ли о н и , сб ли ж аясь н а б ли зки х р ассто ян и ях , сли п аться? Е сли о н и м о гут сли п аться, то н еи зб еж н о и х ко ллап си р ован и е?! Е сли ско п лен и я ско п лен и й м о гут ко ллап си р овать, то н еи зб еж н о ли ко ллап си ро ван и е сверх ско п лен и я?! А ч то стан ет с свер х ско п лен и ем , со д ер ж ащ и м в сво ей стр уктур е 10 11 галакти к x 10 10 звезд = 10 21 звезд?! А если сверх скоп лен и е как ско п лен и е ско п лен и й ско п лен и й н ач н ет сж и м аться и ко ллап си р о вать, то стан ет ли В селен н ая сж и м аться и ко ллап си р овать?! Б езусловн о . П о этом у н ам п р ед ставляется, ч то н ельзя и склю чи ть такую р еальн ую во зм о ж н ость ко ллап си ро ван и я как свер х ско п лен и я, так и В селен н о й как суп ер си стем ы : все сущ ее б ы ти е вр ем ен н о , и зм ен ч и во и н еп о сто ян н о. В се сущ ее п о д вер ж ен о вр ем ен н о м у п о то ку, теч ен и ю и его х о д у о т п р ош ло го к н асто ящ ем у и б уд ущ ем у как ко н ц у б ы ти я: вр ем я — это ф ен ом ен , ко то р ы й п о ж и р ает всех сво и х д етей (Ф р и д ри х Н и ц ш е), в то м ч и сле ф и ло со ф скую В селен н ую .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
322
322
В селен н ая врем ен н а: о н а ро д и лась, ж и вет и н астан ет д ен ь, ко гд а о н а и сч езн ет в си н гуляр н о сти , если ф и зи ч ески р еальн ая п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й п р евы си т кр и ти ч еско е зн ач ен и е д ля свер ты ван и я В селен н о й , т. е. сж ати я и ко ллап са. Т ако во б ы ло п о ло ж ен и е д ел о суд ьб е н аш ей В селен н о й д о сам о го ко н ц а уш ед ш его века: о н а ро ж д ается и з си н гуляр н о сти в р езультате Б ольш о го взр ы ва и закан ч и вает сво ю ж и зн ь вселен ски м сж ати ем и ги ган тски м Б о льш и м кр ахом , п р евращ аю щ и м ее в н овую си н гуляр н о сть-2 , ч то б ы все н ач и н ать сн ова. Т ако ва б ы ла ф и ло со ф ская си туац и я (и н ауч н ая) д о о ткр ы ти я в сам ом ко н ц е п р ош ло го века ко см и ч еско го вакуум а как п р и ч и н ы уско р ен н о го и б еско н еч н о го р асш и р ен и я В селен н о й .
Р и с. 3.2. С хем а «от си н гул я р н ости -1 к си н гул я р н ости -2»
Т акую п о зи ц и ю , т. е. «о т си н гуляр н о сти -1 к си н гуляр н о сти -2 », зан и м али и о б о сн о вы вали п р еж д е всего вы д аю щ и еся уч ен ы е: С ти вен В ай н б ер г, С ти вен Х о ки н г, Р о д ж ер П ен ро уз и м н о ги е д р уги е — д о о ткр ы ти я д вум я гр уп п ам и ам ер и кан ски х астро н ом ов в сам ом ко н ц е п р ош ло го века (т. е. в 1 998 -1 999 гг.) ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяготен и ем , ан ти гр ави тац и ей как ф и зи ч еско й п р и ч и н о й уско р ен н о го , б еско н еч н о го р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й : р асш и р ен и е н аш ей В селен н о й н е б уд ет о стан о влен о , и о н а н е б уд ет ко ллап си р ован а в н овую си н гуляр н о сть-2 , н аоб оро т, о н а б еско н еч н о с ускор ен и ем б уд ет расш и ряться, и б о эн ер ги я ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем составляет п о ч ти 6 8 % всей м и ро во й эн ерги и , то гд а как эн ер ги я «тем н о й м атер и и » — 30 % , а эн ер ги я «ви д и м о й » м атер и и — ли ш ь 2 % . (Н а это м во п р о се б о лее п о д ро б н о о стан о ви м ся в п о след ую щ ей сп ец и альн о й главе.)
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
323
323
§4. О тк р ы ти е к р уп н ом асш табн ой стр ук тур ы В сел ен н ой и св ер хск оп л ен и я В ели кая засл уга А . А . Ф р и д м ан а заклю ч ается в ф и зи ко -м атем ати ч еском утвер ж д ен и и и и сто лко ван и и ф ун д ам ен тальн о го м и р о во ззр ен ч еско го п о н и м ан и я ко см и ч еско го м асш таб н о го ф актор а — R(t), и гр аю щ его о п р ед еляю щ ую роль в эво лю ц и о н н ом р азви ти и н аш ей В селен н о й и ее эво лю ц и о н н о й суд ьб е: ко см о ло ги ч ески й м асш таб н ы й ф акто р — R(t) есть ц ело стн ая п р о стр ан ствен н о вр ем ен н ая д и н ам и ч еская стр уктур а н аш ей В селен н о й . В о п ро с о то м , ко гд а этот ко см о ло ги ч ески й м асш таб н ы й ф акто р р астет (р асш и р яется, увели ч и вается) и ли ум ен ьш ается (укор ач и вается, свер ты вается), зави си т о т о тн о ш ен и я р еальн о н аб лю д аем о й п ло тн о сти ко см и ч еско й м атер и и во В селен н о й к ее кр и ти ч еско м у зн ач ен и ю . У р авн ен и я Э й н ш тей н а тр еб ую т, ч то б ы ср ед н яя п ло тн о сть м атер и и (эн ер ги и ) со ставляла 2•10-29 г/см 3. О д н ако р еальн о н аб лю д аем ая п ло тн ость ко см и ч еской м атер и и (эн ерги и ) в 7 р аз м ен ьш е, ч ем тр еб ую т ур авн ен и я Э й н ш тей н а 2 •10-29 г/см 3 (и м ен н о об это м п и ш ет С . В ай н б ер г в сво ей кн и ге « Г р ави тац и я и ко см о ло ги я», с. 501-543). П ро б лем а п лотн о сти ко см и ч еско й м атери и есть п р о б лем а эво лю ц и и В селен н о й , т. е. како ва эво лю ц и о н н ая суд ьб а н аш ей В селен н о й : б уд ет ли он а б еско н еч н о и б езгр ан и ч н о р асш и р яться и ли р асш и р ен и е ко гд а-н и б уд ь б уд ет зам ед ляться, о стан ови тся и В селен н ая н ач н ет сж и м аться. И сх од я и з тр еб о ван и й ур авн ен и й Э й н ш тей н а, м ы д о лж н ы в реальн о м п р о стр ан стве-вр ем ен и В селен н о й и скать «н ед о стаю щ ую м атер и ю », и б о сум м а п ло тн о сти м асс всех галакти к, п о со вр ем ен н ы м д ан н ы м астроф и зи ч ески х н аб лю д ен и й , как о б этом п и ш ет С . В ай н б ер г, как р аз в 7 р аз м ен ьш е то го , ч его тр еб ую т ур авн ен и я Э й н ш тей н а. П о этом у п р об лем а п о и ска «н ед о стаю щ ей м атер и и » стала н е то лько п ро б лем о й ко см о ло ги и и астр о ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , н о и ф ун д ам ен тальн о й п ро б лем о й ф и ло со ф ско го м и ро п о н и м ан и я. К ак о тм еч ает С . В ай н б ер г в сво ей кн и ге, п о и ск «н ед о стаю щ ей м атер и и » п р о и сх од и т в след ую щ и х н ап р авлен и ях : 1. В н утр и ско п лен и й галакти к, т. е. в м еж галакти ч еско м п р о стр ан стве ско п лен и й и х : м ы зн аем п ло тн о сть м асс сам и х галакти к, н о м ы н е зн аем то, ч то н ах о д и тся в п р о стр ан стве м еж д у галакти кам и ско п лен и й . 2. В то ро е н ап р авлен и е н ац елен о н а п о и ск «н ед о стаю щ ей м атер и и » — это вн е ско п лен и й , т. е. в п ро стран стве м еж д у сам и м и скоп лен и ям и , р ассто ян и я м еж д у ко то р ы м и и сч и сляю тся о т н еско льки х со тен ты сяч д о д есятков, со тен м и лли он о в п ар секов. Э то ги ган тско е п р о стр ан ство м еж д у ско п лен и ям и , б езусло вн о, зап о лн ен о и о н и зи р ован н ы м и н ей тр альн ы м газом и з вод оро д а. 3. Н ам п р ед ставляется, ч то свер х ско п лен и я как ги ган тски е ско п лен и я ско п лен и й ско п лен и й , как п и ш ет С . В ай н б ер г в своей кн и ге, — со вер ш ен н о м ало и зуч ен н ы е и м ало и сслед о ван н ы е о б ъ екты , в п р о стр ан стве ко тор ы х д о лж н о н ах од и ться н ем ало «экзо ти ч еской м атер и и в ви д е газа и п ы ли ». 4. Е щ е о д н о н ап р авлен и е — это ультр ар еляти ви стски е ч асти ц ы -ф о то н ы , н ей тр и н о и гр ави то н , которы е д ви ж утся в п усто м п ро стр ан стве со ско ро стью света и о ч ен ь слаб о взаи м о д ей ствую т с вещ еством (за и склю ч ен и ем ф о то н ов — γ). П р об лем а н ей тр и н о — это ф ун д ам ен тальн ая п р о б лем а п ло тн о сти ко см и ч еско й м атер и и : во п ер вы х , как отм еч ает акад ем и к Я . Б . З ельд о ви ч, н ей три н о д о лж н о вн ести о сн овн о й вклад в р еальн о н а-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
324
324
б лю д аем ую п ло тн о сть ко см и ч еско й м атер и и во В селен н о й . М ало то го , акад ем и к Я . Б . З ельд ови ч сч и тает, ч то н ей тр и н о как о сн о вн о й ко м п о н ен т вещ ества в н аш ей В селен н о й д о лж н о о п р ед елять м атер и альн ую стр уктур у ее: н аш а В селен н ая — н ей тр и н н ая В селен н ая. П ар ад о кс зак лю ч ается в том , ч то все эксп ер и м ен тальн ы е п о п ы тки п о о б н ар уж ен и ю м ассы у н ей тр и н о , как о тм еч аю т Г . В . К лай д о р К лай н гр о тх аус и К . Ц ю б ер в кн и ге «А стро ф и зи ка элем ен тар н ы х части ц », п о ка н е увен ч али сь усп ех ом : все эксп ер и м ен тальн ы е и сслед о ван и я п о о б н аруж ен и ю м ассы у н ей тр и н о со вер ш ен н о б езрезультатн ы . И все-таки во м н о ги х лаб ор атор и ях м и р а п р о д о лж аю тся эти эксп ер и м ен ты , и б о п р об лем а м ассы у н ей тр и н о — это п ро б лем а н аш его ф и ло со ф ско го м и роп о н и м ан и я. В о о б щ е, в ф и ло со ф ско м п лан е сто и т ещ е р аз о тм ети ть, ч то «п усты н я», о ко то ро й м ы п и сали , — н е аб со лю тн ая «п усты н я» (тако вой н е сущ ествует и н е м о ж ет сущ ество вать): если в «н ей » о б н ар уж и тся суп ер си м м етр и я, т. е. суп ер п ар тн ер ы всех н ам и звестн ы х элем ен тар н ы х ч асти ц — сквар ки , слеп то н ы , сн ей тр и н о , ф о ти н о, зи н о , ви н о , гр ави ти н о и т. д ., то это есть п о зн ан и е н ам и со верш ен н о н ово го м и р а «тем н о й м атер и и », ч асти ц ам и ко тор о й м о гут о казаться н еко то р ы е и з суп ер п ар тн еро в. О н и д о лж н ы вн ести сущ ествен н ы й вклад в п р о б лем у п ло тн о сти ко см и ч еско й м атер и и (о б это й «тем н о й м атер и и » р ечь п о й д ет н и ж е). 5. С лед ую щ и м н ап р авлен и ем п о и ско в «н ед о стаю щ ей м атер и и » д о лж н о б ы ть ко см и ч еско е и зо тро п н о е м и кр о во лн ово е и злуч ен и е, о ткр ы то е А рн о П ен зи асом и Р о б ер то м В и лсо н ом в 19 65 г.: «и зо тр о п н о е м и кро во лн о во е ф о н о во е и злуч ен и е» как и злуч ен и е косм и ч еско го п р о и схо ж д ен и я д о лж н о вн ести о п р ед елен н ы й вклад в ср ед н ю ю п лотн о сть ко см и ч еско й м атери и во В селен н о й . 6. З н ач и тельн ы й ф и ло со ф ски й и н тер ес в п о и сках «н ед о стаю щ ей м атер и и » — сверх ско п лен и я как ско п лен и я ско п лен и й ско п лен и й , как п и ш ет С . В ай н б ер г. С верх ско п лен и я, как и ско п лен и я галакти к, о соб ен н о в ф и ло соф ско м о тн ош ен и и и н тер есн ы п о след ую щ и м со об р аж ен и ям : и зуч ен и е сверх ско п лен и й п о казы вает то , ч то о н и , н есм о тр я н а разб ро сан н о сть и х н а о гр ом н ей ш и е п р о стр ан ствен н ы е р ассто ян и я, и сч и сляем ы е со тн ям и и ты сяч ам и М п с (т. е. м и лли о н ы п ар секо в), о б лад аю т о п р ед елен н о й стр уктур н о й о р ган и зац и ей . В ц ен тр е и х стр уктур н о й о р ган и зац и и ско н ц ен тр и р ован о яд ро, гд е со ср ед о то ч ен а «тем н ая м атери я» ч уд о ви щ н о й п ло тн о сти : это ц ен тр альн ое яд ро сверхско п лен и й н азы вается то чко й В ели ко го п р и тяж ен и я, вокруг ко то ро й вращ аю тся и д ви ж утся ги ган тски е ско п лен и я галакти к. П ри этом ч ем б ли ж е о н и н ах од ятся, д ви ж утся и вр ащ аю тся, тем о н и с б о льш ей ско ро стью д ви ж утся и п р и б ли ж аю тся к точ ке В ели ко го п р и тяж ен и я (т. е. В ели ко го аттрактор а). Э та точ ка В ели ко го аттр актор а п р ед ставляет со б о й «сгусто к» ко н ц ен тр ац и и ч уд о ви щ н о тяго тею щ и х м асс и , след о вательн о , «м естн о го » (т. е. ло кальн о го ) гр ави тац и о н н о го п о ля. П оэто м у ф и ло со ф ски й см ы сл ее заклю ч ается в ан ти н о м и ч н о сти кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й : с о д н о й сто р о н ы , п р о и сх од и т расш и р ен и е В селен н о й , т. е. уд ален и е и р азб еган и е галакти к д р уг от д р уга со ско ро стью , п р и б ли ж аю щ ей ся д аж е к ско ро сти света, а с д р уго й сторон ы , «стяги ван и е», сж ати е и п р и б ли ж ен и е ги ган тски х ско п лен и й к то ч ке В ели ко го аттр актор а. К ак о тм еч ает С . В ай н б ер г, в это й ан ти н ом и ч н о сти п ро является р еш ен и е сп о р а м еж д у Н ью то н ом и М ах ом : Н ью то н тяго тен и е р ассм атр и вал и склю ч и тельн о как п р од укт ло кальн о го гр ави тац и о н н ого п о ля, а М ах сч и тал р езультатом всей со во куп н о й (в том ч и сле и д альн ей ) м ассы во В сел ен н о й . (П р об лем а «тем н о й м атер и и » п о ка н ам и р ассм атр и вается б ез эн ер ги и ко см и ч еско го вакуум а как ан ти гр ави тац и и , о ткр ы то го то лько в сам о м кон ц е п р ош ло го (Х Х ) века.)
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
325
325
«Т ем н ая м атер и я» со ставляет, п о м н ен и ю ф и зи ко в -сп ец и али сто в, 8 0 % всей ко см и ч еско й м атер и и , и только 20 % м атер и и в б ар и о н н о й ф ор м е, т. е. вещ ествен н о й . Б ар и о н н ая ф ор м а ко см и ч еско й м атер и и — это м атер и я в ви д е вещ ества и злуч ен и й , ко то р ы е н ам и звестн ы как элем ен тар н ы е ч асти ц ы , яд р а, атом ы , м олекулы , звезд ы , галакти ки и т. д . А «тем н ая м атер и я» есть н еб ар и он н ая м атер и я: о н а, со кр ы тая в о сн о ван и и н и ж н его этаж а б ар и о н н о й м атер и и , — гр ави тац и о н н ая м атер и я. О сн о вн ы м , д о си х п ор ед и н ствен н ы м и н д и като ром п о зн ан и я м атер и и ко см и ч еско й (звезд ы , галакти ки ) б ы л свет как н о си тель и н ф о рм ац и и о тех глуб и н н ы х , вн утр ен н и х п ро ц ессах, п ро текаю щ и х в н ед р ах звезд , галакти к и т. д . К и зуч ен и ю и и сслед о ван и ю ско п лен и й и сверх ско п лен и й , п р и ро д ы и х стро ен и я и стр уктур ы н е всегд а п р и м ен и м «свето во й м етод » как и н д и като р п озн ан и я, д аю щ и й н ам и сч ер п ы ваю щ ую и н ф ор м ац и ю о к р уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х об ъ ектах. Т ак, н ап р и м ер, в свер х ско п лен и ях о б ъ екты , как м ы п о д ч ер ки вали , «стяги ваю тся» и «п р и ж и м аю тся» к ц ен тр у как то ч ке В ели ко го п р и тяж ен и я: о т эти х о б ъ екто в как ц ен тр о стр ем и тельн ы х н е и сп ускаю тся н и каки е и злуч ен и я. П оэто м у -то м ы и х н азы ваем «тем н о й м атер и ей ». Ф и зи ки — н ар од и зо щ р ен н ы й : о н и все-таки н аш ли вто ро й и н д и като р п озн ан и я ко см и ч еско й м атер и и — «тем н о й м атери и ». Э ти м и н д и като ром м етод а п о зн ан и я «тем н о й м атер и и » стала п екуляр н ая ско ро сть д ви ж ен и я и вр ащ ен и я о б ъ ектов в ско п лен и ях и о со б ен н о в сверх ско п лен и ях . О п ять м ы н аталки ваем ся н а ан ти н ом и ю п р и п о п ы тке п о зн ан и я кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур во В селен н о й : п екуляр н ая ско ро сть д ви ж ен и я и вр ащ ен и я о б ъ екто в — скорость и х , вы зван н ая ло кальн ы м гр ави тац и о н н ы м п о лем . Н а ч ем о сн о ван а увер ен н о сть ф и зи ко в и ко см о ло го в в р еальн ом сущ ествован и и «тем н о й м атер и и » как скр ы то й , н еви д и м о й ? О н а о сн о ван а н а и зуч ен и и и и сслед о ван и и кр уп н о м асш таб н ы х , круп н о зер н и сты х стр уктур н ы х об ъ ектов во В селен н о й , п р еж д е всего , ско п лен и й галакти к и свер х ско п лен и й как ско п лен и й ско п лен и й ско п лен и й : и м ен н о п р и и зуч ен и и и и сслед о ван и и п о вед ен и я эти х кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур п ро и сход и т «н еви д и м о е» и скры то е п ро явлен и е н еи звестн о й н ам «тем н о й м атер и и »: «н еви д и м о е» о зн ач ает п р о сто н еп р и м ен и м о сть света как и н д и като р а п о зн ан и я п р и ро д ы и сво й ств «тем н о й м атер и и ». С верх ско п лен и я, как о б лад аю щ и е о п ред елен н ы м вн утр ен н и м стро ен и ем и стр уктур н о й о р ган и зац и ей , н е есть какая-то стати ческая си стем а, а есть ц ело стн о уп о р яд о ч ен н ая си стем а, н ах о д ящ аяся во вр ем ен н о м и зм ен ен и и , д ви ж ен и и и вр ащ ен и и : свер х ско п лен и я как ц ело стн ы е си стем ы о б язан ы сво ей о б ъ екти вн о стью , т. е. сущ ество ван и ем , «тем н ой м атер и и » и вы зы ваю тся ло кальн ы м гр ави тац и о н н ы м п о лем . П о ка м ы п од «тем н о й м атер и ей » п о н и м аем гр ави тац и ю как «н еви д и м ую » м атер и ю : н ам н еи звестн ы н и гр ави тац и о н н ы е во лн ы , ко то ры е д о лж н ы и злуч ать «гр ави тац и о н н ы й свет», н и гр ави тац и о н н ы е ч асти ц ы — гр ави то н ы и и х суп ер п ар тн еры — гр ави ти н о . (А м о ж ет б ы ть, грави тац и я — м атер и я б ез то ч ечн ы х ч асти ц , суп ерстр ун н ая?!) С ко п лен и я галакти к и сверх ско п лен и я п о казы ваю т н еод н о ро д н о сть п р о стр ан ства В селен н о й как ги ган тскую п ло тн о сть суп ер ко н ц ен тр ац и и м ассы и эн ер ги и (т. е. м атер и и ) в отд ельн ы х ло кальн ы х уч астках В селен н о й . Т ак, н ап р и м ер, м асса сверх ско п лен и и со ставляет 5•1016M⊙ (M⊙ — м асса н аш его С о лн ц а). Т акая ги ган тская п ло тн о сть суп ер ко н ц ен тр ац и и м асс в ло кальн ом , «м естн о м » уч астке В селен н о й как н ео д н оро д н о сть н еслуч ай н а, а является сущ ествен н о й ф и зи ч еско й н ео б хо д и м о стью сам оор ган и зац и и , сам о сохр ан ен и я и сам о тво рен и я м атер и и в эво лю ц и и В селен н о й . С ущ ест-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
326
326
во ван и е ско п лен и й галакти к и о со б ен н о сверх ско п лен и й п о казы вает, ч то н ар яд у с и зо тро п н о й В селен н о й во всех н ап р авлен и ях сущ ествует ан и зо троп и я в о тд ельн ы х н ап р авлен и ях, ло кальн ы х уч астках В селен н о й , связан н ая и о п р ед еляем ая ло кальн ы м гр ави тац и о н н ы м п о лем : и н д и катор ом ан и зо тро п и и является п екуляр н ая скор о сть как и н д и ви д уальн ая ско ро сть д ви ж ен и я и вр ащ ен и я о тд ельн ы х ц ен тр о стр ем и тельн ы х о б ъ екто в (ско п лен и й ), н ап р авлен н ая ли н ей н о к то ч ке В ели ко го аттр актор а: п екуляр н ая ско ро сть, как вы д елен н ая н ап р авлен н о сть , аси м м етр и ч н а, т. е. ан и зо тро п н а. И так, н ео д н ор од н о сть и ан и зо тро п и я как ло кальн ы е явлен и я, вы зы ваем ы е гр ави тац и о н н о й «тем н о й м атер и ей », вступ аю т в п р оти вор еч и е с о сн овн ы м ко см о ло ги ч ески м п р и н ц и п о м од н ор од н ости и и зотро п н о сти п ро стр ан ства В селен н о й во всех точках и н ап р авлен и ях : о д н о ро д н о сть и и зо тро п н ость глуб о ко и д и алекти ч ески связан ы с н ео д н о ро д н о стью и ан и зо тр о п и ей п ро явлен и я «тем н о й м атер и и », т. е. н еви д и м о й гр ави тац и и . В о -п ер вы х , если р ассм атр и вать кр уп н о м асш таб н ы е и кр уп н о зер н и сты е стр уктур ы во В селен н о й , то со всей о чеви д н о стью н аб лю д ается од и н и н тер есн ы й ф акт: все эти стр уктур н ы е о б р азован и я о б лад аю т в ц ен тр е яд р ом . В се галакти ки (элли п ти ч ески е, сп и р альн ы е, ли н зоо б р азн ы е и т. д .) б ез и склю ч ен и я и м ею т в ц ен тре яд ро как п ло тн о сть кон ц ен тр ац и и м атер и и , т. е. гр ави ти р ую щ и х м асс и , след о вательн о , эн ер ги й . П р и это м п ло тн о сть гр ави ти р ую щ ей м ассы яд р а всегд а зн ач и тельн о п р евосхо д и т п ло тн о сть м ассы о стальн ой ч асти галакти ки . П р о б лем а яд р а в ко н тексте м атер и и во об щ е (как н еж и во й , так и ж и во й ) п р ед ставляет со б о й н е то лько ф ун д ам ен тальн ую п р о б лем у в ко н тексте сам оор ган и зац и и м атер и и , н о и всео б щ ую , ун и вер сальн ую п р о б лем у сам о сох р ан ен и я и сам о р азви ти я м атер и и : в клетке всех ж и вы х о р ган и зм ов и м еется яд ро как Д Н К ; в атом е такж е и м еется яд ро , со сто ящ ее и з п р о то н а — ρ и н ей тр о н а — n0; в ц ен тр е звезд ы н ах од и тся яд р о, гд е п р о и сх од и т тер м о яд ер н ы й си н тез п р евр ащ ен и я во д о род а в гели й ; у всех галакти к в и х ц ен тр е н ахо д и тся яд ро как о со б ая п лотн о сть ко н ц ен тр ац и и гр ави ти р ую щ и х м асс; в ско п лен и ях галакти к такж е и м еется ц ен тр альн о е яд ро как свер х п лотн о сть м ассы . В ц ен тр е как яд р е галакти к н ах од ятся квазар ы . Т аки м о б р азо м , п ро б лем а яд р а есть в ф и ло со ф ско м р акур се п р о б лем а сам оор ган и зац и и м атер и и как сам о сохр ан ен и я, сам о тво рен и я и сам ор азви ти я ее: яд ро — это ц ен тр стр уктуро об р азо ван и я и ц ело стн о сти си стем ы . В ц ен тр е акти вн ы х галакти к н ах о д ятся свер хм асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы с м ассо й в м и лли он ы и м и лли ар д ы М ⊙. С верх ско п лен и я о кр уж ен ы В ели ко й стен о й , о тд еляю щ ей и х о т «п усто т»: о сн о вн ая м асса сверх ско п лен и й со ср ед о то ч ен а в точ ке В ели ко го аттр актор а как п р и тяж ен и я и вб ли зи это й то ч ки в ско п лен и ях , ко то р ы е вр ащ аю тся и д ви ж утся к это й то ч ке В ели кого п р и тяж ен и я. С ум м а м ассы сверх ско п лен и й вн утр и В ели ко й стен ы со ставляет, как м ы уж е п и сали , 5 · 10 16М ⊙ . Э то ги ган тская ко н ц ен тр ац и я гр ави ти р у ю щ ей м ассы н а о тн о си тельн о н еб о льш ом п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н о м о б ъ ем е: р ассто ян и е вн утр и В ели ко й стен ы о п р ед еляется о т 5 М п с д о 100 М п с и д альш е (М п с — м и лли о н п ар секов, а 1 п ар сек = 2 ,4 свето вы х го д а). Т аки м о б р азом , в галакти ках п лотн о сть м ассы п р евы ш ает в 5 р аз, а в ско п лен и ях и свер х ско п лен и ях в 3 р аза ср ед н ю ю п ло тн о сть ко см и ч еско й м атер и и В селен н о й : в галакти ках , ско п лен и ях и свер х ско п лен и ях п ло тн о сть расп р ед елен и я гр ави ти р ую щ и х м асс н е б о лее ч ем в 7 -8 р аз п р евы ш ает сред н ю ю п ло тн о сть м ассы во В селен н о й . О ч ем это т ф ун д ам ен тальн ы й ф акт н ам го во р и т? В о -п ер вы х , как м ы уж е п и сали , о б о д н оро д н ости и н ео д н ор од н о сти р асп р ед елен и я м ассы во В селен н о й ; во -втор ы х, о б и зотро п и и и ан и зо тро п и и в п р о стр ан стве В селен н о й ; в -тр етьи х , зд есь встает, естествен н о ,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
327
327
сам ы й и н тересн ы й и и н тр и гую щ и й н ас во п ро с: как о тн о си тся такая ги ган тская п ло тн о сть кон ц ен тр ац и и м асс к р асш и рен и ю В селен н о й во об щ е? И н ы м и сло вам и , вли яет ли такая ги ган тская п ло тн о сть м атер и и , ко н ц ен тр и ро ван н ая и сп р ессован н ая в ги ган тски х ско п лен и ях и сверх ско п лен и ях , н а хо д ско ро сти всео б щ его р асш и рен и я В селен н о й ? Т о есть м ож ет ли эта ги ган тская п ло тн о сть ко н ц ен тр ац и и м ассы в кр уп н о м асш таб н ы х и кр уп н о зер н и сты х стр уктур ах тор м о зи ть (затор м о зи ть) ско ро сть всео б щ его р асш и р ен и я В селен н о й ? П оэто м у во п ро с о галакти ках , и х ско п лен и ях и свер х ско п лен и ях , о б и х яд р е как стр уктуро об разую щ ем ц ен тр е — н е п разд н ы й и ли п р о сто лю б оп ы тн ы й н ауч н ы й во п ро с, а глуб о ко ф и ло со ф ски й , затр аги ваю щ и й н аш е м и р о п о н и м ан и е и м и ро во ззр ен и е о б эво лю ц и о н н о й суд ьб е н аш ей В селен н о й , гд е м ы ж и ве м н а н еви д и м о й б ы ли н ке, н азы ваем о й З ем ля. П р авд а, С ти вен Х о ки н г сч и тает, ч то н ам , лю д ям , н е стои т о со б ен н о б есп о ко и ться о см ен е р асш и р ен и я сж ати ем В селен н о й , и б о зн ач и тельн о ран ьш е м ы уп ад ем в н еб ы ти е с ли ка З ем ли , а З ем ля уп ад ет н а С о лн ц е и вм есте с н ею ч ер ез м и лли ар д ы лет и сч езн ет и н аш е С олн ц е. И все ж е м ы как лю д и , какова б ы н е б ы ла н ам уго то ван н ая свы ш е суд ьб а, всегд а б уд ем во п рош ать: о ткуд а м ы , кто м ы и куд а и д ем ? (И . К ан т.) В се, о ч ем м ы п и сали вы ш е, — это вед ь о тн о си тся к «ви д и м о й м атер и и », п ло тн о сть ко то ро й в 7 -8 р аз м ен ьш е ср ед н ей п ло тн о сти м атер и и во В селен н о й , как тр еб о ван и е ур авн ен и й Э й н ш тей н а — 10-29 г/см 3. В о В селен н о й , п о сам ы м со вр ем ен н ы м п р ед ставлен и ям астр о ф и зи ч ески х н аб лю д ен и й , кро м е «ви д и м о й » н ам б ар и о н н о й ф о рм ы м атер и и , есть «н еви д и м ая» , «тем н ая м атери я», п р и это м «ви д и м ая», б ар и о н н ая ф о рм а м атер и и со ставляет всего 2 0 % всей сущ ей м атери и В селен н о й , а о стальн ы е 80 % — «н еви д и м ая», н еб ар и о н н ая, «тем н ая м атер и я», ко то р ую м ы то лько н ач али , д елая п ер вы е ш аги , и зуч ать, и сслед овать и п о зн авать то лько вер х н ю ю ее м ан ти ю , и н д и като ро м п о зн ан и я ко то ро й является п екулярн ая ско ро сть как и н д и ви д уал ьн ая ско ро сть, вы зы ваем ая ло кальн ы м гр ави тац и о н н ы м п о лем . П р и ч ем д ви ж ен и я ко см и ч ески х о б ъ екто в с п екуляр н ы м и ско ро стям и , вы зван н ы м и ло кальн ы м гр ави тац и о н н ы м п о лем , п р ед ставляю т со б о й ги ган тско е о б щ ее д ви ж ен и е кр уп н о м асш таб н ы х и кр уп н о зер н и сты х стр уктур , п р о ти во д ей ствую щ ее и п р оти во стоящ ее ко см и ч еско й ско ро сти о д н о ро д н о го и и зо тро п н о го расш и р ен и я В селен н о й . П екуляр н ая ско ро сть — и н д и като р п о зн ан и я гр ави тац и о н н о й , «тем н о й м атер и и »: о н а как и н д и като р сд елала, как о тм еч аю т Г . В . К лай д о р -К лай м гр о тх аус и К . Ц ю б ер в кн и ге «А стро ф и зи ка элем ен тар н ы х ч асти ц », гр ави тац и ю п р озаи ч н о й . И так, 1) В ели ки й аттр акто р есть то ч ка ги п ер п ло тн о го п р и тяж ен и я ги ган тско й ко н ц ен тр ац и и гр ави ти р ую щ и х м асс: сам а п о себ е то ч ка В ели ко го п р и тяж ен и я д елает в ло кальн о м уч астке В селен н о й п ро стр ан ство ан и зо тро п н ы м ; 2) к это й то ч ке В ели ко го аттр акто р а н ап равлен ы (т. е. ан и зо тро п н о), устр ем лен ы и д ви ж утся ско п лен и я галакти к, о п ред еляем ы е п екуляр н ы м и ско ро стям и , вы зван н ы м и ло кальн ы м грави тац и о н н ы м п о лем «тем н о й м атер и и »: п екуляр н ая ско ро сть является п р екр асн ы м и н д и като ром п озн ан и я н ам и ан и зо тр о п и и п р о явлен и я «тем н о й гр ави тац и о н н о й м атер и и »; 3) сверх ско п лен и я о кр уж ен ы В ели ко й (ки тай ско й ) стен о й , котор ая о тд еляет сверх ско п лен и я о т «п усто т»: свер х ско п лен и я ан и зо тро п н ы к «п усто там », гд е н ам п о ка н еи звестн о п р и сутстви е каки х -то ко см и ч ески х о б ъ екто в.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
328
328
В аж н ы м со б ы ти ем , со ставляю щ и м ф ун д ам ен т со вр ем ен н о й ко см о ло ги и , является о ткр ы ти е в ко н ц е п р о ш ло го (Х Х ) века кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й ; д о это го о ткр ы ти я б ы ли и звестн ы : 1) галакти ки , в со став каж д о й и з ко тор ы х вхо д и т о т 10 0 д о 2 00 м и лли ар д о в звезд ; 2) ско п лен и я галакти к, каж д о е и з котор ы х со д ер ж и т от 5 00 д о 10 00 галакти к; 3) сверх ско п лен и я, со стоящ и е и з 10 10 звезд 1011 галакти к = 10 21 звезд . О ткр ы ти е кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , состо ящ ей из сверх ско п лен и й , со д ер ж ащ и х каж д о е п о со тн е, ты сяче, м и лли о н у и б о лее галакти к, б ы ло д аж е д ля сам и х учен ы х п о лн о й н ео ж и д ан н остью и з-за н ео б ы ч н ы х ф ор м сверх ско п лен и й и их стр уктур н о й ко н ф и гур ац и и . В п ер вы е теори ю кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й зад о лго д о ее о ткры ти я со зд ал н аш зам еч ательн ы й астр о ф и зи к, акад ем и к Я . Б . З ельд ови ч : о н н азвал сво ю теор и ю сверх ско п лен и й теор и ей «б ли н о в». Э ксп ер и м ен тальн ы е астро ф и зи ч ески е н аб лю д ен и я п о лн о стью д о казали и п о д твер д и ли тео р ети ч еско е п р ед сказан и е акад ем и ка Я . Б . З ельд о ви ч а о том , ч то свер х ско п лен и я п о сво ей ф орм е и п р о стр ан ствен н о й ко н ф и гур ац и и п о д об н ы б ли н ам : о т б ли н ов сверх ско п лен и я о тли ч аю тся сво ей н евоо б р ази м о гр ан д и о зн о й , м асш таб н о й р азм ер н о стью . О н и о тли ч аю тся от б ли н о в ещ е и тем , ч то сверх ско п лен и я о б лад аю т н еп р ави льн ы м п о п ер еч н ы м р азм еро м : ц ен тр альн ая ч асть и х и м еет ф о рм у н еко то ро го уто лщ ен и я, п о д об н ую д и ску. Н о сам о е п ор ази тельн о е заклю ч ается в то м , ч то м еж д у сверхско п лен и ям и , со ставляю щ и м и кр уп н ом асш таб н ую стр уктур у В селен н о й , п ро легаю т со верш ен н о тем н ы е п ро стр ан ствен н ы е п усто ты : и м ен н о эти тем н ы е п усто ты являю тся сам ы м и загад о ч н ы м и и и н тр и гую щ и м и воо б р аж ен и е уч ен ы х ф ен о м ен ам и . К ако вы ро ль и м есто эти х п усто т как в о б щ ем б алан се кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , так и в о тн о ш ен и и связи и зави си м о сти свер х ско п лен и й м еж д у со б о й ? П о этом у тем н ы е п усто ты , п ролегаю щ и е в п р о стр ан стве м еж д у свер х ско п лен и ям и -б ли н ам и , и и х р азгад ка являю тся арх и важ н ы м и и ар х и сущ ествен н ы м и п р о б лем ам и в глуб о ко м п о н и м ан и и и и зуч ен и и кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й и сверх ско п лен и й как ее (т. е. стр уктур н ы х) ко м п о н ен то в. О д н о н есо м н ен н о : и сти н а всегд а скр ы та в сво ем глуб о ко м тай н и ке. О н а н и ко гд а н е п р и х о д и т к н ам в сво ем об н аж ен н о м ви д е. О н а м н о го ли ка, м н о го гр ан н а и м н о го сп ектр альн а. П оэтом у о н а, т. е. эта м н о го ли кая, м н о го гр ан н ая и м н о го сп ектр альн ая и сти н а, зако д и ро ван н ая в сво ем тай н и ке, является, как б аяд ер ка, н ам н е ср азу, а со вр ем ен ем , в д ли тельн ом п ро ц ессе совм естн о й д еятельн о сти р азум а и и н туи ц и и , ч увства и и н теллекта, во ли и д ей стви я. Т ем н ы е п усто ты м еж д у сверх ско п лен и ям и -б ли н ам и как и сти н а — м и р н аш н о ум ен альн ы й , а н е кан то вски й , п о это м у о н в ко н ц е ко н ц о в яви тся н ам в сво ем ф ен о м ен альн о м п роявлен и и в н аш и х астро ф и зи ч ески х и сслед о ван и ях и эксп ер и м ен тальн ы х н аб лю д ен и ях : ф ен о м ен ы являю тся всегд а в эксп ер и м ен те, а н о ум ен ы как и сти н а — п ро д укт ч еловеч еско го ген и я, его р азум а и и н туи ц и и , ч увства и и н теллекта, во ли и д ей стви я. С п р аш и вается, каки е ещ е ф и ло со ф ски е вы во д ы след ую т и з о ткр ы ти я кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й ? П р еж д е всего след ует отм ети ть, ч то о н о р асш и р и ло д и ап азо н го р и зо н та ви д и м о сти (т. е. п о зн аваем о сти ) В селен н о й . П р и этом п ро и схо д и т н е то лько зн ач и тельн о е, н о и н еи м о вер н о е р асш и р ен и е д и ап азо н а го р и зо н та ви д и м ости В селен н о й . К ак м ы уж е о тм ети ли , свер х ско п лен и я п о сво ей ф о рм е и п ро стр ан ствен н о й ко н ф и гур ац и и о ч ен ь п о хож и н а «б ли н ы »: сам о й х ар актер н о й о со б ен н о стью эти х «б ли -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
329
329
н о в»-ско п лен и й являю тся и х то н ки е стен ы . В о о б щ е уч ен ы е (п р о ф . М . В . С аж и н и д р .) сч и таю т, ч то эти б ли н ы -ско п лен и я являю тся п ер ехо д н ой ф о рм о й д ля о б р азован и я н о вы х стр уктур в р асш и р яю щ ем ся ф о н е В селен н о й . К р ом е зн ач и тельн о го расш и р ен и я д и ап азо н а гор и зо н та ви д и м ости (т. е. п о зн аваем о сти ) В селен н о й и сп ец и ф и ч ески х о соб ен н о стей б ли н н о й стр уктур ы сверх ско п лен и й , о ткр ы ти е кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й зн ам ен ует ещ е и то , ч то п роб лем а н еод н о ро д н о сти В селен н о й п олуч ает н о вое, р асш и р ен н о е углуб лен и е и о см ы слен и е: гр ан и ц а н ео д н оро д н о сти В селен н о й р асш и р яется и углуб ляется. В о -п ер вы х , как б ы ло о тм ечен о , В сел ен н ая о д н оро д н а в ср ед н ем , т. е. в б о льш и х ко см о ло ги ч ески х м асш таб ах 2 00 М п с, если все вещ ество (точ н ее, м атер и ю ) В селен н о й р азм азать р авн о м ер н о п о всем у ко см и ч еско м у п ро стр ан ству. П о этом у о д н оро д н о сть п р о стр ан ства как о д и н ако во сть всех точек п р о стр ан ства В селен н о й , т. е. р авн ом ер н о е р асп р ед елен и е м атер и и в п ро стр ан стве В селен н о й , — зн ач и тельн ая и д еали зац и я, н уж н ая и н еоб хо д и м ая д ля ф ор м и р ован и я зако н о в ф и зи ки , в то м ч и сле и п р еж д е всего ф ун д ам ен тальн о го зако н а сохр ан ен и я и м п ульса. Э то аб со лю тн о п р авом ер н ая и д еали зац и я д ля н ауки и н ауч н о го п озн ан и я: о н а н ео сп о р и м а. Н о н аш а зад ач а — ф и ло со ф ско е о см ы слен и е р еальн о й ф и зи ч еской н ео д н оро д н о сти п р о стр ан ства В селен н о й , т. е. о см ы слен и е д ей стви тельн о й н ео д н оро д н о сти п р о стр ан ства тако й , како й о н а н а сам ом д еле сущ ест вует во В селен н о й : ф и ло со ф ско е п о н и м ан и е п ро стр ан ства В селен н о й есть д и алекти ч еско е ед и н ство о д н о ро д н о сти и н ео д н ор од н о сти . Э то ф и ло со ф ско е о п р ед елен и е п р о стр ан ствен н о й р асп р ед елен н о сти м атер и и н и в како й степ ен и н е п р оти вор ечи т и н е м о ж ет п ро ти во р еч и ть н ауч н о м у п о н и м ан и ю п р остр ан ства как н ео д н о ро д н ости , и б о о д н о ро д н о сть — сто ро н а н ео д н ород н о сти , то ч н о такж е и н ео д н оро д н о сть — стор о н а о д н о ро д н о сти : о д н оро д н о сти воо б щ е н ет и н е м о ж ет б ы ть б ез н ео д н оро д н о сти и , н аоб орот, н еод н ор од н о сти н ет и н е м о ж ет б ы ть б ез о д н ор о д н о сти . О д н оро д н о сть и н ео д н ород н о сть, как си ам ски е б ли зн ец ы , н ер асто р ж и м ы : о н и взаи м о зави си м ы и взаи м о оп р ед еляем ы . Ф ун д ам ен тальн ы м сви д етельством это й глуб и н н о й д и алекти ки о д н о ро д н о сти и н ео д н оро д н о сти п р и р од ы п р о стр ан ства В селен н о й является ф акт эксп ер и м ен тальн о го о б н аруж ен и я кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , ко тор ая р азд ви гает гран и ц ы н ео д н ор од н о сти п р остр ан ства В селен н о й все д альш е за п р ед елы 2 00 М п с: сей ч ас эта гр ан и ц а н ео д н ор од н о сти устан авли вается в п р ед елах 250 М п с, т. е. за эти м п р ед ело м н ач и н ается тер р и тори я и д еали зи рован н о й од н оро д н о сти . А сам ы й главн ы й ф и ло соф ски й ар гум ен т в п о льзу ед и н ства о д н о ро д н о сти и н ео д н оро д н о сти со сто и т в то м , ч то уч ен ы е и сп ец и али сты верят и глуб о ко уб еж д ен ы , ч то кр уп н о м асш таб н ая структур а В селен н о й н еи сч ерп аем а тем и сверх ско п лен и ям и , ко то р ы е в д ан н ы й м о м ен т о ткр ы ты и эксп ер и м ен тальн о о б н ар уж ен ы : уж е го то вятся н о вы е, б о лее м о щ н ы е астро ф и зи ч ески е п р и б ор ы -ап п ар аты д ля о б н ар уж ен и я сверх ско п лен и й , со д ер ж ащ и х в сво ем стро ен и и и стр уктур е ты сяч и и м и лли о н ы галакти к. К р ом е то го, м ы аб со лю тн о увер ен ы , ч то кр уп н ом асш таб н о й стр уктуро й В селен н ая н е ко н ч ается и н е м о ж ет ко н чаться н аш е п ости ж ен и е В селен н о й : о н о как веч н о е д ви ж ен и е б уд ет д ви гаться к ещ е н еи звестн о й н ам ф ор м е стр уктурн о й о р ган и зац и и . П оэто м у о ткры ти е кр уп н ом асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й н е является и н е м о ж ет являться п р ед елом н аш его п о сти ж ен и я п р о стр ан ства В селен н о й , его н ео д н оро д н о -о д н оро д н о й п р и ро д ы : ф и лосо ф и я так ж е и м еет п р аво н а п р о ро ч ество , как и лю б ая н аука, б ез ко тор о го н ет и н е м о ж ет б ы ть д ви ж ен и я вся ко й ч ело веч еско й м ы сли .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
330
330
М ы за п рор оч ество н е м и сти ч еско е и н е м и ф о ло ги ч еско е, а р еальн о е п рор оч ество , о сн о ван н о е н а о б щ и х ф и ло со ф ски х и н ауч н ы х соо б раж ен и ях : п р ор оч ество — это о сущ естви м о сть м еч ты , д об р а и ц ели ч ело веч еско го б ы ти я, это вер а и устан о в ка п о сти ж и м о сти м и р а, со зн ан и е и уб еж д ен н о сть о ткр ы то сти м и ра ч ело веч еско м у р азум у, и н туи ц и и , ч увству и и н теллекту, во ле и д ей стви ю . А р азве н е б ы ли п р ор окам и Л ао -Ц зы и К о н ф уц и й , Б уд д а и Х ри сто с, м н о ги е кр уп н ы е ф и л о со ф ы -м ы сли тели и уч ен ы е — П латон , Н ью то н , Э й н ш тей н , К ан т, Г егель и т. д .? К аки м и б ы м ы ум н ы м и н и стали и н и стан ем , все м ы , лю д и м ы слящ и е, сто и м н а и х п ро ро ч ески х п леч ах : и сти н н ая м ы сль, как б леск и зум р уд а, п р ор астает и з ро д н и ка п р ор оч еств м н о ги х и м н о ги х п око лен и й лю д ей . М ы вер и м , что за кр уп н ом асш таб н о й стр уктуро й В селен н о й п р и род а скр ы вает ещ е б еско н ечн о е м н о ж ество н о вы х , б олее м елки х и б о лее кр уп н ы х стр уктур в п р о стр ан стве В селен н о й : б еско н еч н о сть В селен н о й заклю ч ается и в б еско н еч н ости стр уктур ы ее п р о стр ан ства.
§ 5. «Т ем н ая м атер и я » Д ля р еш ен и я каки х косм о ло ги ч ески х н ео б хо д и м о сть введ ен и я «тем н о й м атер и и »?
п ро б лем
во зн и кает н асто ятельн ая
1. Э то п ро б лем а си н гу ляр н ости как н ач ала Б о льш о го взр ы ва: в како й ф о рм е и со сто ян и и м атер и я н ахо д и лась в си н гуляр н ости как н ач але ро ж д ен и я В селен н о й ? Б ар и о н н ая м атер и я во зн и кает п о сле Б о льш о го взры ва, п о это м у о н а, т. е. м атер и я в б ар и о н н о й ф о рм е, и склю ч ается (ее н али ч и е) в си н гуляр н о сти . П о это м у б ез «тем н о й м атер и и » п о ч ти н ево зм о ж н о р еш ен и е п ро б лем ы си н гуляр н о сти . 2. В то р ая п ро б лем а — сам а п р об лем а Б о льш о го взр ы ва: ср азу ж е и склю ч ается си ла б ар и о н н о й м атер и и как п р и ч и н а Б о льш о го взр ы ва. Д а и п о сущ еству си ла б ар и о н н о й м атер и и «б есси льн а» взр ы вать катастроф и ч ески си н гуляр н о сть как б еско н еч н ую ги п ер п ло тн о сть м атер и и и и скр и влен н о сть п р о стр ан ства -вр ем ен и . А гр ави тац и о н н ая си ла сли ш ко м слаб а в м и кр ом и р е, ч то б ы взор вать си н гуляр н о сть как н ач ало р о ж д ен и я В селен н о й : тр еб уется суп ер си ла (а м о ж ет б ы ть, суп ер стр ун н ая) как п р и чи н а Б о льш о го взр ы ва: р асщ еп лен н ы м и си лам и этой (суп ер стр ун н о й ) суп ер си лы являю тся ф ун д ам ен тальн ы е взаи м о д ей стви я — си льн ы е ц ветн ы е, электр ом агн и тн ы е, слаб ы е и гр ави тац и о н н ы е взаи м о д ей стви я. 3. Т р етья п р об лем а — п ро б лем а звезд , в н ед р ах ко тор ы х п ро и схо д ят тер м о яд ер н ы е п р о ц ессы , вы зы ваю щ и е тер м о яд ер н ы й си н тез элем ен то в. П ро б лем а заклю ч ается в то м , куд а д евается м асса всех эти х «ум ерш и х звезд » — б елы х кар ли ко в, п ульсаро в и ч ер н ы х д ы р? Н е со ставляет ли м асса эти х «ум ерш и х » звезд в р езультате гр ави тац и о н н о го ко ллап са «тем н ую м атер и ю »?! 4. Ч етвер тая п ро б лем а — п р об лем а галакти к, и х скоп лен и й и свер х ско п лен и й , о соб ен н о : и н д и като ро м п о зн ан и я н ахо д ящ и х ся о т н ас н а р асстоян и ях в д есятки и со тн и м и лли о н о в п ар секов (1 п арсек = 2 ,3 свето вы х лет) галакти к является и сслед о ван и е света, т. е. свети м о сти , и злуч аем о й сам и м и галакти кам и : эти и сслед о ван и я (м н о го кр атн ы е ф о то гр аф и чески е и зо б р аж ен и я о б ъ екта, н ахо д ящ егося н а п ути м еж д у галакти ко й и н аб лю д ателем , — эф ф ект гр ави тац и о н н о й ли н зы ) п о казы ваю т, ч то и н д и като -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
331
331
р ы света (свети м о сти , ярко сти , аб со лю тн о й свети м о сти ) д аю т р азн ы е ч и слен н ы е о ц ен ки м ассы галакти к — 5, 7, 15, 20, 40, 45 % ви д и м о й м ассы о т всей м ассы галакти к. О д н и м словом , н ам ч ер ез и н д и катор света и звестн о н е б о лее 20 % м ассы и , след о вательн о , эн ер ги и о т всей м ассы галакти к, а о стальн о е — 80 % н ам и н еви д и м о и н еи звестн о : н ам н а сего д н яш н и й д ен ь и звестн а то лько 1 /5 ч асть м ассы галакти к, а о стальн ы е — 4 /5 н еи звестн ы , т. е. это н еп о зн ан н ая «тем н ая м атер и я», п р и р од а ко то ро й н ам со вер ш ен н о н еп о н ятн а и таи н ствен н а. Г алакти ки , как и звестн о , б ы ваю т сп и р альн ы е, ли н зо п о д о б н ы е и элли п ти ч ески е, ко то р ы е р азли ч аю тся п о ф о рм е, вели ч и н е и стр уктур е: о б щ и м д ля всех эти х галакти к является д и ско п о д о б н о е и х вр ащ ен и е, т. е. р отац и он н о е д ви ж ен и е. И сслед ован и е гр ави тац и о н н о й р отац и о н н о й кр и во й д ает такж е ан ало ги ч н ую ч и слен н ую о ц ен ку «ви д и м о й н ам и м атер и и » (20 % ), а «н еви д и м о й тем н о й м атер и и » (8 0 % ), т. е. б ез уч ета эн ер ги и ко см и ч еско го вакуум а как ан ти гр ави тац и и . О д н ако зн ачи м о сть б ар и он н о й м атер и и во все н е м о ж ет о п р ед еляться и н е о п р ед еляется ли ш ь ее ко ли ч ествен н ы м зн ач ен и ем в об щ ей ко см и ческо й м атер и и во В селен н о й : б ар и о н н ая м атер и я, как м ы п о ка зн аем , является о сн о вн ы м то п ли во м д ля п о д д ер ж ан и я В селен н о й в теп ло м со стоян и и , гд е м ы м о ж ем ж и ть вм есте с д р уги м и ж и вы м и сущ ествам и . П од «тем н о й м атер и ей » м ы п о н и м аем «н еви д и м ую », «скр ы тую », «н еп о н ятн ую » н ам м атер и ю , ко тор ая н ам и н а сего д н яш н и й д ен ь ассо ц и и р уется главн ы м о б р азо м с гр ави тац и о н н о й си ло й . О д н ако н ам д о си х п ор н еи звестн а п р и ро д а гр ави тац и и , хо тя м ы еж ед н евн о и еж еч асн о д аж е в сво ей п овсед н евн о й , о б ы д ен н о й ж и зн и сталки ваем ся с п ро явлен и ям и гр ави тац и и (б рош ен н ы й вверх кам ен ь п ад ает н а зем лю , тен н и сн ы й и ф утб о льн ы й м яч и такж е п ад аю т н а зем лю , во д о п ад и р аб о та ги д р о стан ц и и и т. д . и т. п . — все это п ро явлен и я гр ави тац и и ). Н о все ж е н еи звестн а сущ н о стн ая п р и ро д а гр ави тац и и и гр ави тац и о н н ы х си л, х о тя п о стр о ен н ы е Н ью то н о м и Э й н ш тей н о м зам еч ательн ы е п о сво ей м атем ати ч еской ф о рм е и ф и зи ч еско й глуб и н е теор и и о гр ави тац и и д аю т н ам всю сум м у зн ан и й о В селен н ой , ее ро ж д ен и и , стан о влен и и и эво лю ц и и . Т ео р и и тяго тен и я Н ью то н а и Э й н ш тей н а — это вели ч ай ш и е д о сти ж ен и я чело веч еско го ген и я, п р ед стави вш и е н ам и В селен н у ю в ц ело стн о й кр асоте, гар м о н и и и со вер ш ен стве: об щ ая теор и я о тн о си тельн ости Э й н ш тей н а — это ед и н ствен н ая ко см о ло ги ч еская теор и я, д аю щ ая н ам ц ело стн о е п р ед ставлен и е о В селен н ой как ед и н о й суп ер си стем е, о б лад аю щ ей зако н ом ер н ы м стро ен и ем , стр уктуро й и эво лю ц и ей : О Т О Э й н ш тей н а — сам о е соверш ен н о е, кр аси во е и и зящ н о е ч ело веч еско е тво р ен и е, ко гд а-ли б о со твор ен н о е ч ело веч ески м р азум о м и и н туи ц и ей ген и я. И все ж е о н а — тео р и я класси ч еская, а н е кван товая и н е кали б р овоч н ая. Ч то это о зн ач ает? Н е кван то вая (О Т О ) теор и я озн ач ает, ч то О Т О н е есть кван то вая теор и я гр ави тац и и . А это о зн ач ает, ч то , во -п ер вы х , н е со зд ан а кван то вая теори я м и кро гр ави тац и о н н ы х ч асти ц — гр ави то н о в, гр ави ти н о и т. д .: все п о п ы тки кван то ван и я гр ави тац и и , как о тм еч ает М . К аку, н е увен ч али сь усп ех ом . В о -вторы х , О Т О Э й н ш тей н а н е кали б р о во ч н ая теори я, о сн о вн ы м тр еб о ван и ем ко то ро й является п ер ен ор м и р овка, т. е. устр ан ен и е б еско н еч н о сти : все р еш ен и я ур авн ен и я д ви ж ен и я Э й н ш тей н а, как о тм еч аю т сп ец и али сты -гр ави тац и о н и сты , п р и во д ят к б еско н еч н о стям (м ы о б этом п и сали , ко гд а р ассм атр и вали п р о б лем у си н гуляр н о сти в ч ер н ы х д ы р ах). В ч ем ж е заклю ч ается ф и ло со ф ская п р об лем а? О н а заклю ч ается в н ео б хо д и м о сти п о зн ан и я «тем н о й м атер и и », ее сущ н о стн о й п р и ро д ы : м ы зн аем , что «тем н ая м атер и я» сущ ествует, ч то о н а является п р и ч и н о й и и сто ч н и ко м сущ ество ван и я звезд в галакти ке,
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
332
332
ско п лен и й галакти к, сверх ско п лен и й . О д н ако м ы аб со лю тн о н е зн аем , како ва сущ н о стн ая п р и ро д а «тем н о й м атер и и », со сто и т ли эта «тем н ая м атер и я» и з каки х -то кван то вы х ч асти ц и ли н ет, а если со сто и т и з части ц , каки е ж е ч асти ц ы м огут п р етен д овать н а ро ль ч асти ц «тем н о й м атер и и ». П оэтом у м ы м о ж ем сф ор м ули ро вать н аш у ф и ло соф скую п ро б лем у как п ро б лем у эп и стем о ло ги ч ескую : н аступ и л м ом ен т н асто ятельн ой н ео б х о д и м о сти п озн ан и я и и сслед о ван и я сущ н о с тн о й п р и ро д ы «тем н о й м атер и и », и б о, п о о ц ен кам сп ец и али сто в — астро ф и зи ков и ко см о ло го в, н еп о зн ан н ая «тем н ая» и «н еви д и м ая» н ам и м атер и я со ставляет, как уж е н ео д н о кр атн о о тм еч али , д о 8 0 -9 0 % м атер и и кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур только н ам и «ви д и м о й » ч асти н аш ей В селен н о й : п ро б лем а н еоб хо д и м о сти п о зн ан и я «тем н о й м атер и и » — н асто ятельн ая н ео б х о д и м ость ф и ло со ф ско й и н ауч н ой эп и стем о ло ги и . Б ар и о н н ая м атер и я вы ступ ает и в этом случ ае и н д и катор ом п озн ан и я «тем н о й м атер и и ». О д н ако это т и н д и катор б ар и о н н о й м атер и и н ед о стато ч ен , и п о том у о н о гр ан и ч ен : н уж н ы воо б р аж ен и е, глуб о кая и н туи ц и я и д аж е ф ан тази я д ля п о стро ен и я ч асти ц , п р етен д ую щ и х н а ро ль ч асти ц «тем н о й м атер и и ». И так, н ам н еоб хо д и м а вы сокая степ ен ь ф ан тази и и вооб р аж ен и я д ля то го , ч то б ы ф и ло со ф ски п р ед п о ло ж и ть теор ети ч ески и д еали зи р ован н ы е ч асти ц ы -кан д и д аты н а р о ль части ц «тем н о й м атер и и ». К аки е ж е теор ети ч ески е м од ели , в кото р ы х р ассм атр и ваю тся ч асти ц ы -кан д и д аты н а ро ль ч асти ц «тем н о й м атер и и »? О н и след ую щ и е: 1) суп ер си м м етри я; 2) суп ер гр ави тац и я; 3) и н ф ляц и о н н ая м о д ель В селен н о й . М ы р ассм о тр и м такж е экзо ти ч ески е ч асти ц ы , как суп ерси м м етр и ч н ы е и звестн ы м н ам элем ен тар н ы м ч асти ц ам суп ер п ар тн еры , а такж е в теор и и и н ф ляц и и В селен н о й — м о н о п о ли , акси о н ы и д р уги е. О д н и м сло во м , м ы д о лж н ы м о б и ли зо вать всю си лу н аш его во о б р аж ен и я и ф ан тази и , ч то б ы вер и ть в сущ ество ван и е в р еальн о сти эти х ч асти ц -п р етен д ен то в н а р о ль «тем н о й м атер и и »: «тем н ая м атер и я» о б лад ает кван то во й сущ н о стн о й п р и р од ой .
П р и р ода «тем н ой м атер и и » В кач естве части ц -кан д и д ато в н а ро ль ч асти ц «тем н о й м атер и и » п р етен д ую т м н о ги е ч асти ц ы «ви д и м о й » и «н еви д и м о й » м атер и и — н ей тр и н о , гр ави ти н о , акси о н ы , м о н о п о ли Д и р ака, м акси м о н ы , п р ео н ы , ко см и о н ы , н ей тр али н о и т. д . О д н и м сло вом , ф и зи кам и , астро ф и зи кам и и ко см о ло гам и вы д ви гается м н о ж ество сам ы х р азли ч н ы х ч асти ц -п р етен д ен тов н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и ». М ы , естествен н о , р ассм о тр и м и з это го м н ож ества то лько н аи б о лее в ко н ц еп туальн ом о тн ош ен и и , н а н аш взгляд , веро ятн ы е и о б о сн ован н ы е ч асти ц ы -кан д и д аты н а ро ль «тем н о й м атер и и ». 1 . П р еж д е всего р ассм о тр и м , каки е ж е части ц ы и з и звестн ы х н ам элем ен тар н ы х ч асти ц в си лу и х сп ец и ф и ч ески х о со б ен н о стей м о гут б ы ть н аи б о лее вер оятн ы м и ч асти ц ам и -кан д и д атам и н а р о ль «тем н о й м атери и ». П о м н ен и ю ф и зи ко в сп ец и али сто в, н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и » м о гут п р етен д о вать ко см и ч ески е тяж елы е н ей тр и н о , ко то ры е «р о д и ли сь» в сам ую р ан н ю ю стад и ю р азви ти я В селен н о й п о сле Б о льш о го взр ы ва. К о см и ч ески х н ей тр и н о тр и со рта — электро н н о е н ей тр и н о ν e, м ю о н н о е н ей тр и н о ν μ и тау-леп то н н ей тр и н о ν τ. И з эти х ко см и ч ески х н ей тр и н о и склю ч ается
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
333
333
ср азу ж е электро н н о е н ей тр и н о ve как легкая ч асти ц а, п о это м у сч и таю т, ч то электро н н о е н ей тр и н о ν е н е м о ж ет п р етен д о вать н а ро ль ч асти ц «тем н о й м атер и и ». Н а ро ль ч асти ц «тем н о й м атер и и » м о гут п р етен д овать д ве ко см и ч ески е ч асти ц ы н ей тр и н о — м ю о н н о е н ей тр и н о ν μ и тау-леп то н н ей три н о ν τ в си лу и х сп ец и ф и ч ески х о соб ен н о стей : о н и тяж елы е р ан н и е ко см и ч ески е ч асти ц ы — н ей тр и н о , п о этом у он и м о гут п р етен д о вать н а ро ль ч асти ц «тем н о й м атер и и ». 2. С ам о й и н тересн о й м о д елью , п р ед п о лагаю щ ей ч асти ц ы -кан д и д аты н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и », является суп ер си м м етр и я, ко тор ую м ы уж е п о д роб н о р ассм о тр ели вы ш е в н аш ей р аб о те. П о этом у м ы н е стави м п еред со б о й зад ач у д етальн о го рассм о тр ен и я м о д ели суп ерси м м етр и и : н ас и н тер есует суп ер си м м етри я в асп екте и сслед о ван и я п ро б лем ы п р и р од ы «тем н о й м атер и и ». В о -п ер вы х , в ч и сто ф и лосо ф ском п о н и м ан и и суп ер си м м етр и я и н тер есн а и со д ер ж ательн а тем , ч то он а в сво ем ко н ц еп туальн о м со д ер ж ан и и вп ер вы е стави т п р о б лем у и н о го м и р а суп ер си м м етр и ч н ы х ч асти ц , о тли ч н о го от зн аком о го н ам б ар и о н н о го м и р а зн аком ы х н ам элем ен тар н ы х ч асти ц : суп ер си м м етр и ч н ы й м и р — и н о й и б о лее глуб о ки й м и р суп ер ч асти ц как су п ер п ар тн ер ов о б ы ч н ы м , н ам и звестн ы м элем ен тар н ы м ч асти ц ам б ар и о н н о й м атер и и : суп ер си м м етр и ч н ы м и ч асти ц ам и как суп ер п ар тн ер ам и элем ен тар н ы м ч асти ц ам б ар и о н н о й м атери и являю тся суп ер квар ки (сквар ки ), суп ер леп то н ы (слеп то н ы ), ф о ти н о как суп ер п ар тн ер ф о то н а, глю и н о как суп ерп ар тн ер глю он а, гр ави ти н о как суп ер п ар тн ер гр ави то н а, н ей тр али н о , ви н о , зи н о, х и ггси н о и т. д .). В о -втор ы х , м н о ги е и з эти х суп ер п ар тн ер ов м о гут б ы ть кан д и д атам и -ч асти ц ам и н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и »: суп ер п ар тн ер ы элем ен тар н ы х ч асти ц б ар и о н н о й м атер и и в си лу и х сп ец и ф и ч ески х осо б ен н о стей м о гут вы ступ ать в кач естве суп ер си м м етри ч н ы х ч асти ц «тем н о й м атер и и ». П р еж д е всего , гр ави ти н о , н ей тр али н о , хи ггси н о , ви н о, зи н о и д р . м о гут б ы ть кан д и д атам и -части ц ам и н а роль ч асти ц «тем н о й м атер и и »: н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и » м о гут п р етен д о вать суп ер п ар тн еры как суп ер си м м етр и ч н ы е ч асти ц ы , п о том у ч то о н и являю тся тяж елы м и ч асти ц ам и п о ср авн ен и ю с ч асти ц ам и б ар и о н н о й м атер и и . 3. Н аи б о лее вер оятн ы м и и о б о сн о ван н ы м и кан д и д атам и -ч асти ц ам и н а ро ль «тем н о й м атер и и », б езусло вн о, являю тся м о н о п о ли Д и р ака: теор ети ч еско е о б о сн о ван и е н ео б х од и м о сти сущ ество ван и я во В селен н о й м о н о п о лей и ан ти м о н о п о лей как ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц п р и н ад леж и т П олю Д и р аку — вели ко м у ф и зи ку и лаур еату Н об елевско й п р ем и и . И м ен н о П о ль Д и р ак, и сх о д я и з аси м м етр и и м еж д у электри ч еством и м агн ети зм ом в класси ч ески х ур авн ен и ях М аксвелла, об осн о вал и д ею о то м , ч то в п р и ро д е д о лж н а сущ ество вать и р еали зоваться си м м етр и я м еж д у электр и ч еством и м агн ети зм ом : н еп о зн ан н о сть н ам и м агн и тн ы х явлен и й и м агн и тн о го зар яд а является аси м м етр и ей м еж д у электр и ч еством и м агн ети зм ом . П о этом у п о и ск д и р ако вско го м о н о н о п о ля является н ео б хо д и м о стью во сстан о влен и я си м м етр и и м еж д у электр и ч ески м и и м агн и тн ы м и явлен и ям и : и д ея си м м етр и и как м ето д оло ги ч ески й п р и н ц и п д и ктует н ео б х о д и м о сть во сстан о влен и я п ар и тета м еж д у электр и ч еством и м агн ети зм ом . Э то п ер вое. А втор о е заклю ч ается в том , ч то и д ея д и рако вски х м о н о п о лей и ан ти м о н о п о лей п р и о б р ела ф ун д ам ен тальн о е зн ач ен и е в ко н тексте п о и ска «тем н о й м атер и и » и и сслед о ван и я ее сущ н о стн о й п р и р од ы : м о н о п о ли (и ан ти м о н о п о ли ) — н аи б о лее веро ятн ы е п ретен д ен ты -ч асти ц ы «тем н ой м атер и и ».
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
334
334
В о -п ер вы х , м о н о п о ли и ан ти м о н о п о ли являю тся тяж елы м и и н ер еляти ви стски м и ч асти ц ам и , во зн и каю щ и м и н а п о зд н и х стад и ях р ад и ац и о н н о -д о м и н ан тн о й ф азы р азви ти я В селен н о й , т. е. п о сле квар к -ад ро н н о го ф азо во го п ер ех од а (ко н верси и квар ко в в ад ро н ы ), п о этом у м о н о п о ли (и ан ти м о н о п о ли ) являю тся н ер еляти ви стски м и тяж елы м и ч асти ц ам и (и ан ти ч асти ц ам и ); во -вто р ы х , в си лу то го , ч то м о н о п о ли и ан ти м о н о п о ли являю тся н ер еляти ви стски м и и тяж елы м и ч асти ц ам и и ан ти ч асти ц ам и , ан н и ги л яц и я м еж д у н и м и н е п р и вод и т к взаи м н о м у ун и ч то ж ен и ю и п р евр ащ ен и ю и х в и злуч ен и е: о н и являю тся во В селен н о й стаб и льн ы м и ч асти ц ам и (и ан ти ч асти ц ам и ); в-третьи х , в си лу п ер еч и слен н ы х о со б ен н о стей м о н о п о ли и ан ти м о н о п о ли в со сто ян и и п р о ти во д ей ство вать гр ави тац и о н н ом у ко ллап су в п р о ц ессе о б р азо ван и я кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур во В селен н о й : о н и , п о п р ед п о ло ж ен и ю ф и зи ко в-сп ец и али сто в, являю тся н еп о ср ед ствен н ы м и «уч астн и кам и » в о б р азован и и кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур (галакти ки , ско п лен и я, сверх ско п лен и я) во В селен н о й . В и н ф ляц и о н н о й м о д ели В селен н о й п р об лем а м о н о п о ля (и ан ти м о н о п о ля) п о луч ает н аи б о лее элеган тн о е р еш ен и е: во -п ервы х, в ло ж н ом вакуум е, ко гд а п р о и сх од и т катастро ф и ч еская и н ф ляц и я, т. е. взд ути е, В селен н о й , п ро и сх од и т «р азм ы ван и е» м о н о п о лей (и ан ти м о н о п олей ), а затем п р о и сх од и т ф азо вы й п ер ехо д ло ж н о го вакуум а в п р ави льн ы й ваку ум п утем кван то вы х ф лук туац и й и сн о ва п р о и сх од и т увели ч ен и е м о н о п о лей и ан ти м о н о п олей : в п р ави льн о м вакуум е п р о и сх од и т увели ч ен и е и х . В о -втор ы х , В селен н ая в и н ф ляц и о н н о й м о д ели п ер ехо д и т о т ло ж н о го вакуум а к п р ави льн о м у п утем кван то вы х ф луктуац и й ф азо во го п ер ех од а, ко тор ы й всегд а связан с о б р азо ван и ем то п о ло ги ч ески х д еф екто в, н а ко то р ы х о б р азую тся д ом ен ы : каж д о м у д ом ен у со о тветствует о д и н м о н оп о ль с ан ти м он о п о лем . И м ен н о п оэтом у п ро б лем а м о н оп о лей (и ан ти м о н о п о лей ) и м еет ф ун д ам ен тальн о е зн ач ен и е д ля р еш ен и я п ро б лем ы п р и ро д ы «тем н о й м атер и и » и важ н о го вклад а «тем н о й м атер и и » в об щ ую ко см и ч ескую п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й . «Т ем н ая м атери я» — п р об лем а р еш ен и я зам кн уто сти В селен н о й как ф и ло со ф ско -м и ро во ззр ен ческо го ее п он и м ан и я. Ф и ло со ф ско е м и р о п о н и м ан и е — п о н и м ан и е В селен н о й в ее и м м ан ен тн о й со б ствен н о й эво лю ц и и и суд ьб е.
А к си он к ак ч асти ц а «тем н ой м атер и и » В ы ш е м ы р ассм о тр ели ч асти ц ы -кан д и д аты н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и » — тяж елы е н ей тр и н о — ν μ и ν τ, гр ави ти н о , н ей тр али н о , х и ггси н о , а затем б о лее п о д ро б н о и сслед о вали м о н о п о ли (и ан ти м о н о п оли ) как н аи б о лее веро ятн ы е кан д и д аты н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атери и ». Б ы ло о тм еч ен о, ч то п р об лем а и зучен и я ч асти ц «тем н о й м атер и и » — о д н а и з ф ун д ам ен тальн ы х п р о б лем со вр ем ен н о й астро ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и ко см о ло ги и , и б о п р об лем а п р и ро д ы «тем н о й м атер и и » — это п р об лем а р еш ен и я зам кн уто сти и ли о ткр ы то сти н аш ей В селен н о й : если вклад ч асти ц «тем н о й м атер и и » в о б щ ую ко см и ч ескую п ло тн о сть м атер и и В селен н о й — К = + 1, то р асш и р ен и е В селен н о й см ен и тся сж ати ем и , н ако н ец , о н а п о д вер гн ется катастро ф и ч еско м у ко ллап су, и В селен н ая п р евр ати тся в си н гуляр н о сть, а если о б щ и й вклад ч асти ц «тем н о й м атер и и » — К = -1, то В селен н ая б уд ет б еско н еч н о р асш и р яться. П оэто м у п р о б лем а п р и р од ы «тем н о й м атер и и » — н е то лько п р о б лем а со вр ем ен н о й астро ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц и ко см о ло ги и , н о и о б щ еф и ло со ф ская п р о б лем а эп и стем о логи и ч асти ц « тем н о й м атер и и » и н аш его м и ро п о н и м ан и я: ч то б ы п он ять, н ад о п о зн ать. Т о лько п о зн авая, м о ж н о п о н ять, и то лько п о н и м ая, м о ж н о и сслед о вать.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
335
335
П оэто м у п о д эп и стем о логи ей м ы п он и м аем ф и ло со ф скую тео р и ю н ауч н о го п о зн ан и я, а н е тр ад и ц и о н н ую гн о сео ло ги ю : ф и ло со ф ство вать м о ж н о в то м случ ае, если ф и ло со ф ская эп и стем оло ги я о сн ован а н а то ч н ом и д о сто вер н ом н ауч н о м зн ан и и о м и р е ч асти ц и си л со вр ем ен н о й ко см о ло ги и . П оэто м у, м ы сч и таем , тр ад и ц и о н н ая гн о сео ло ги я д о лж н а б ы ть п р ео б р азован а в со вр ем ен н ую ф и ло со ф скую эп и стем о ло ги ю н ауки и н ауч н о го п о зн ан и я: тр ад и ц и о н н ая гн о сео ло ги я стала ан ах ро н и зм о м и ар х аи ко й , п о кр ай н ей м ер е, в со вр ем ен н о й астро ф и зи ке элем ен тар н ы х ч асти ц и ко см о ло ги и как н ауке о В с елен н о й в ц елом . Д ело н е то лько в то м , ч то тр ад и ц и о н н ы е сх ем ы , категор и и , зако н ы ф и ло со ф ско й гн о сео ло ги и н е р аб отаю т в о б ластях ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц , астро ф и зи ки и ко см о ло ги и , н о и в том , ч то д ля ф и зи ко в и ко см о ло го в все н ауч н о -теор ети ч ески е и д еи , ко н ц еп ц и и , п р и н ц и п ы д вад ц ати летн ей д авн о сти стан о вятся «стар ом од н ы м и », п о том у ч то п ер ед тео р ети ч ески и эксп ер и м ен тальн о р еш ен н ы м и п р о б лем ам и н а п ер ед овы х п о зи ц и ях р азви ти я н ауч н о й м ы сли п осто ян н о во зн и каю т, встаю т и р аскр ы ваю тся все н о вы е и н о вы е, д о сего вр ем ен и н еви д ан н ы е и н ео б ы ч н ы е ф акты , д ан н ы е, п ар ад о ксы и ан ти н о м и и , р еш ен и е ко то р ы х тр еб ует и зо б р етен и я и зо щ р ен н ы х м атем ати чески х сп о соб ов м ы ш лен и я и глуб и н ы н е то лько ф и зи ч еско й и н туи ц и и , н о и ф и ло со ф ско го м асш таб а м ы ш лен и я, воо б р аж ен и я и ф ан тази и . И м ен н о п о это м у сп ец и али сты -ф и зи ки и ко см о ло ги сч и таю т, ч то в об ластях со вр ем ен н о й ко см о логи и и астр о ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц слож и лась н ауч н о -теор ети ч еская и ф и ло со ф ско эп и стем о ло ги ч еская п р об лем н ая си туац и я, вы хо д и з ко торо й тр еб ует н е то лько эксп ер и м ен та, н о и п р еж д е всего и м аги н ати вн о го м ы ш лен и я, т. е. воо б р аж ен и я и ф ан тази и д ля п о стро ен и я и ко н стр уи р ован и я н ео б ы ч н ы х , н ео ж и д ан н ы х , сп о н тан н ы х ги п ер б о ли ч ески х м о д елей , и д ей о ч асти ц ах и и х связы ваю щ и х си лах взаи м о д ей стви й (К Х Д — кон ф ай н м ен т, ар ом ат, ц вет, стр ун а, суп ер си м м етр и я, суп ер гр ави тац и я, суп ер стр ун а, ко ллап с и р еко ллап с, б елая и ч ер н ая д ы ра, «п усты н я» и п усто та, и т. д . и т. п . — за всем и эти м и н ам зн ако м ы м и терм и н ам и , словам и , си м волам и вскр ы ваю тся со вер ш ен н о н ео б ы ч н ы е, н ео ж и д ан н ы е, сп о н тан н ы е, ги п ер б о ли ч ески е и д еи , п о н яти я, ко н ц еп ц и и , аб со лю тн о н есо вм ести м ы е н е то лько со сх ем ам и тр ад и ц и о н н о й гн о сео ло ги и , н о и н ауки и н ауч н о -теор ети ч еско го м ы ш лен и я и п о зн ан и я н ач ала и д аж е серед и н ы Х Х в.). В сам ом д еле, ф и зи ка ч асти ц и и х связы ваю щ и х си л и ко см о ло ги я н а сего д н яш н и й д ен ь ш агает «сем и м и льн ы м и ш агам и », а ф и ло со ф и я в ц елом — «ч ер еп аш ьи м и ш агам и »: если о н а и д альш е б уд ет д ви гаться таки м тем п ом , то н и ко гд а н е д о го н и т н ауку и ее р ево лю ц и о н н о е р азви ти е. А и сти н н ая ф и ло соф и я д о лж н а б ы ть «м аяком » д ля ко р аб ля — н ауки . А кси о н ы — н ео б ы ч н ы е ч асти ц ы -кан д и д аты н а р о ль ч асти ц «тем н о й м атер и и »: акси о н ам , такж е как и м о н о п о лям , п р и д ается и склю чи тельн о зн ач и тельн ая р о ль в о б р азован и и кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур во В селен н ой . Ч то за ч асти ц а «тем н о й м атер и и » акси о н ? А кси о н о м н азы ваю т го лд сто ун о вски й б о зо н , ко тор ы й п о является в р езультате сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и П ечей — К ви н н а: си м м етр и я П еч ей — К ви н н а — си м м етр и я, вы р аж аю щ ая вакуум н о е со сто ян и е м атери и , п р о и зво льн ы й п ар ам етр θ р авен н улю . (М ы н е б уд ем вхо д и ть в то н ко сти м атем ати ки си м м етр и и П еч ей — К ви н н а.) Н ам важ н о всп о м н и ть д ва м ом ен та: 1 . С п о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и (С Н С м ы п о д роб н о и сслед о вали в н аш ей р аб о те, ко гд а р ассм атр и вали ед и н ую теор и ю электр о слаб ы х взаи м од ей стви й );
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
336
336
2 . М ех ан и зм Х и ггса как скаляр н о го ком п лексн о го п о ля: в р езультате сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и п оявляется го лд сто ун овски й б о зо н б езм ассо вы й , т. е. акси о н , ко торы й м ассу п р и о б р етает в р езультате д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса. Т ак, акси о н ы стан о вятся м асси вн ы м и ч асти ц ам и -кан д и д атам и н а р о ль «тем н о й м атер и и » то чн о такж е, как м о н о п о ли являю тся м асси вн ы м и ч асти ц ам и «тем н ой м атер и и », уч аствую щ и м и в о б р азо ван и и кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур во В селен н о й . О ткуд а и как р о ж д аю тся акси о н ы ? К ак и м о н оп о ли , акси о н ы р о ж д аю тся и з ч асти ц б ар и о н н о й м атер и и : о н и р о ж д аю тся н а п о зд н и х стад и ях р ад и ац и о н н о -д о м и н ан тн о й ф азы п о сле квар к ад ро н н о го ф азо во го п ер ехо д а, т. е. ко н вер си и кварко в в ад р о н ы . (М ы ви д и м , ч то р о ж д ен и е акси о н о в о ч ен ь сх од н о с р о ж д ен и ем м о н оп о лей .) З н ач и т, акси о н ы , как и м о н о п о ли , р ож д аю тся в сам ую р ан н ю ю эп ох у ро ж д ен и я В селен н о й п о сле Б о льш о го взр ы ва. Ч то б ы акси он ы и м о н о п оли м о гли р о д и ться, д о лж н ы б ы ли уж е сущ ество вать квар ки , леп тон ы , ад ро н ы : 1) п р о ц есс ф о тор о ж д ен и я н а квар ке: γ (ф о то н ) + q (квар к) — > q (квар к) + а (акси о н ); 2) п р о ц есс п и о н -акси о н н о й кон вер си и : N (н укло н ) + π (п и -м езо н ) — > N (н уклон ) + а (акси о н ); 3) акси о н ы ро ж д аю тся в р езультате р асп ад а акси о н н ы х стр уктур . Т аки м о б р азо м , акси о н ы , р о ж д аю щ и еся и з квар ко в и ад ро н ов, являю тся тяж елы м и , м асси вн ы м и и н ер еляти ви стски м и ч асти ц ам и «тем н о й м атер и и », п оэтом у акси о н ы , как и м о н о п о ли , м о гут вн ести зн ач и тельн ы й вклад в о б щ ую ко см и ч ескую п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й . И м ен н о в этом со сто и т ро ль акси о н о в (и м о н о п о лей ) в ко см о ло ги и . С х ем ы ро ж д ен и я м о н о п о лей : 1) о н и ро ж д аю тся и з ан н и ги ляц и и п ар ы п о зи тр о н -электр он : (ан ти м о н о п оли ); 2) м о н о п о ли м о гут ро д и ться и з ан н и ги ляц и и п р о то н а-ан ти п р о то н а: (ан ти м о н о п оли ). П ервы й ф и ло со ф ски й вы вод , ко то р ы й треб уется зд есь сд елать и з р ассм о тр ен н ы х сх ем р о ж д ен и я акси о н о в (и м о н о п о лей ), заклю ч ается в глуб о ко м ед и н стве б ар и о н н о й и «тем н о й м атер и и »: о н и («б ар и о н н ая м атер и я» и «тем н ая м атер и я») н е р азд елен ы н еп р ох од и м ой «ки тай ско й стен о й ». В то ро й вы вод заклю ч ается в сам осохр ан ен и и м атер и и как тако во й : «б ари о н н ая м атери я» п р евр ащ ается в «тем н ую м атер и ю » и , н ао б оро т (м ож ет б ы ть), «тем н ая м атер и я» — в «б ар и о н н ую м атери ю ». «Б ар и о н н ая м атер и я» и «тем н ая м атер и я» — р азн ы е ти п ы б ы ти я м атер и и : о д н о б ы ти е — «б ар и о н н ая м атер и я» п р евращ ается в д руго е б ы ти е — «тем н ую м атер и ю » и , м о ж ет б ы ть, б ы ти е «тем н о й м атери и » п р евр ащ ается в д р уго е б ы ти е «б ар и он н о й м атер и и », а м атер и я как таковая н и куд а н е и счезает. О н а п р и всех взаи м о п ревр ащ ен и ях «б ар и о н н о й м атер и и » и «тем н о й м атер и и » сам о сох р ан яется во В селен н о й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
337
337
П р обл ем а еди н ств а «тем н ой м атер и и » и «бар и он н ой м атер и и » И так, акси о н ом н азы вается п о являю щ и й ся в р езультате сп о н тан н о го н ар уш ен и я си м м етр и и П еч ей — К ви н н а го лд сто ун о вски й б езм ассо вы й б о зон : м ассу акси о н п р и о б р етает в р езультате д ей стви я м ех ан и зм а Х и ггса как скаляр н ого ком п лексн о го п о ля. Д алее м ы п о казали , как акси о н ы ро ж д аю тся (т. е. м о гут р о ж д аться) н а сам ы х п о зд н и х стад и ях р ад и ац и он н о -д о м и н ан тн о й ф азы п о сле квар к -ад ро н н о го ф азо во го п ер ехо д а, т. е. ко н вер си и квар ков в ад р о н ы : Ν + π — > N + а . Д ля н ас важ ен вы вод о том , ч то акси о н ы м о гут р о ж д аться и з б ар и о н н о й м атер и и в сам ую р ан н ю ю эп ох у р азви ти я В селен н о й п о сле Б о льш о го взр ы ва: акси о н ы как ч асти ц ы «тем н о й м атер и и » ро ж д аю тся и м о гут р о ж д аться и з части ц «б ар и о н н о й м атер и и ». С лед о вательн о , «тем н ая м атер и я» и «б ар и о н н ая м атер и я» каки м -то ф ун д ам ен тальн ы м о б р азом в сво ем глуб о ко м о сн о ван и и взаи м о св язан ы , взаи м о п ро н и каем ы и взаи м оро ж д аем ы : «б ар и о н н ая м атер и я» ро ж д ает «тем н ую м атер и ю », а м о ж ет б ы ть, и «тем н ая м атер и я» — «б ар и о н н ую м атер и ю ». П о н аш ем у ф и ло со ф ско м у п р ед п о ло ж ен и ю , си н гул яр н ость в ч ер н о й д ы р е — б еско н еч н ая ги п ер п ло тн о сть ед и н ствен н о й «тем н о й м атер и и »: в си н гуляр н о сти как то ч ке б еско н еч н о й ги п ерп ло тн о сти ко ллап си р ую щ ей гр ави ти р ую щ ей м ассы и , след о вательн о , гр ави ти р ую щ ей эн ер ги и в п р и н ц и п е н е м о ж ет н ах о д и ться и н е н ах о д и тся «б ар и о н н ая м атер и я»: ко ллап с ун и ч то ж ает все ли ки м атер и и , в то м ч и сл е и п р еж д е всего б ар и он н ую м атери ю , в о д н у «тем н ую м атер и ю » как ко ллап си р ован н ую гр ави тац и о н н ую м ассу -эн ер ги ю . С и ла б ар и о н н о й м атер и и , в то м ч и сле и си ла яд ер н о й м атери и вм есте с электро м агн и тн о й и электр о слаб о й си ло й , н асто лько н езн ач и тельн а и «слаб а» п о ср авн ен и ю с си ло й «тем н о й м атер и и » в кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б ъ ектах во В селен н о й , что эти д ве си лы (си лы «б ар и о н н о й м атер и и » и «тем н о й м атери и ») н еср авн и м ы и н есо и зм ер и м ы во об щ е, ко гд а р еч ь и д ет о ко см и чески х кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур ах во В селен н о й . Э то — во -п ер вы х . А во -вто р ы х, как м ы п и сали , в ко ллап си р ую щ ей вр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р е за го р и зо н том , п о д го р и зо н том и вн утр и го р и зо н та со б ы ти й , п о тео р ем е П р ай са— П ен р о уза, н ет и н е м о ж ет б ы ть си лы , сп о со б н о й п ро ти восто ять и п ро ти во д ей ство вать п р евращ ен и ю всех ли ко в м атер и и , в том ч и сле и б ар и о н н ой м атер и и , в си н гуляр н о сть как б еско н еч н ую п ло тн о сть «тем н о й м атер и и ». Н о эта б еско н еч н ая ги п ер п ло тн о сть «тем н о й м атер и и » как си н гуляр н о сть н е есть м атем ати ческая б еско н еч н ость, ли ш ен н ая всяко й м атери и воо б щ е, а есть ф и зи ч еская б еско н еч н о сть ги п ер сп р ессо ван н о й «тем н о й м атер и и »: эта б еско н еч н о сть «тем н о й м атер и и » — ко ллап с, со зд аю щ и й и твор ящ и й сво ю п р о ти во п о лож н о сть — р еко ллап с как р асш и р ен и е «тем н о й м атер и и ». П оэто м у, н ам п р ед ставляется, си н гулярн о сть как н ач ало Б о льш ого взр ы ва и р о ж д ен и я н аш ей В селен н о й — си н гуляр н о сть в ко ллап си р о ван о й «тем н о й м атери и »: Б о льш о й взры в — ф азовы й п ер ехо д «тем н о й м атер и и » в «б ар и о н н ую м атери ю »: р о ж д ен и е В селен н о й п о сле Б о льш о го взр ы ва — ро ж д ен и е «б ар и о н н о й м атер и и » и з «тем н о й м атер и и ». (А ф азовы й п ер ехо д , тем б о лее Б ольш о й взр ы в, есть д вуед и н ы й п р о ти вор еч и вы й п р о ц есс р азр уш ен и я си н гуляр н о сти «тем н о й м атер и и » (т. е. д и вер си ф и кац и и ) и со зи д ан и я н о во го (т. е. В селен н о й как р о ж д ен и я б ар и о н н о й м атер и и ) (т. е. и н н о вац и и ).) С лед о вательн о , н аш а ф и лосо ф ская м ы сль заклю ч ается во взаи м о п р о н и ц аем ом ед и н стве «б ари о н н о й м атери и » и «тем н ой м атер и и »: «тем н ая м атери я» и «б ар и о н н ая
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
338
338
м атер и я» — взаи м о п о ро ж д аем ы е м атер и и во В селен н о й , и и х си лы взаи м о д ей ствую т, а м ех ан и зм ом эти х си л взаи м о д ей стви й яв ляется п р о ти во р еч и вы й п р о ц есс ко ллап са и р еко ллап са «тем н о й м атер и и ». А теп ер ь р ассм о тр и м ро ль акси о н а в эволю ц и и звезд ы : эво лю ц и я звезд ы (т. е. ее ж и зн ен н ы й ц и кл) о п р ед еляется р авн о веси ем м еж д у вн утр ен н и м д авлен и ем со п ро ти влен и ем , со зд аваем ы м терм о яд ер н ы м и р еакц и ям и в н ед р ах звезд ы , и гр ави тац и о н н о й си ло й , со зд аваем о й гр ави тац и о н н о й м ассо й как «тем н о й м атер и ей ». З н ач и т, звезд а «ж и вет сво ей со б ствен н ой ж и зн ью » д о тех п ор , п о ка со хр ан яется это р авн овеси е, оп р ед еляем о е вн утр ен н и м со п ро ти влен и ем гр ави тац и о н н о м у сж ати ю «тем н о й м атер и и »: как то лько н ар уш ается это р авн о веси е, звезд а «ум и р ает» п о д д ей стви ем гр ави тац и о н н о го ко ллап са. В зави си м о сти от м ассы звезд ы п о ср авн ен и ю с М ⊙ , о н а п од гр ави тац и о н н ы м сж ати ем п р евр ащ ается: 1) в б елы е кар ли ки , если м асса звезд ы М > М ⊙ ; 2) в н ей тро н н ы е звезд ы (т. е. п ульсар ы ), если м асса звезд ы » М ⊙ в 3 р аза; 3) в ч ер н ы е д ы ры , если м асса звезд ы п р ево сх од и т М ⊙ в 4 , 5 , 10 , 100 и т. д . С лед о вательн о , в звезд е как ко см и ч еском о б ъ екте «уж и ваю тся», «со сущ ествую т» и «взаи м о ур авн о веш и ваю тся» д ве м атер и и — «б ар и о н н ая м атер и я», о п р ед еляю щ ая терм о яд ер н ую эво лю ц и ю ж и зн и звезд ы , и «тем н ая м атер и я» как гр ави тац и о н н ая м асса сж ати я и ко ллап са. К ако ва ро ль акси о н а в этой ж и зн ен н о й эво лю ц и и звезд ы ? Р о ль акси о н а п о ч ти такая ж е, какая п р и н ад леж и т в эво лю ц и и звезд ы н ей тр и н о : о б р азо вавш и еся в тер м о яд ер н ы х п р о ц ессах б ар и о н н о й м атер и и акси о н ы , как и н ей тр и н о , ун о сят ч асть эн ер ги и и тем сам ы м со кр ащ аю т вр ем я ж и зн и звезд ы . В н ед р ах звезд ы , в ее тер м о яд ер н о м ко тле п р о и схо д и т н е то лько п р евр ащ ен и е во д о ро д а в гели й и т. д ., н о и сто лкн овен и я п р о то н а и электро н а, ко то ры е ро ж д аю т н ей тр о н и н ей тр и н о : p + е -> n0 + ve, н ей тр о н , в свою оч ер ед ь, р асп ад ается: т. е. н а п ро тон , электро н и электро н н ы е ан ти н ей тр и н о , ко тор ы е сразу ж е п о ки д аю т звезд у, ун о ся ч асть ее эн ерги и , и тем сам ы м такж е сокр ащ аю т вр ем я ж и зн и звезд ы . В и д и м о , ро ль акси о н а ан ало ги ч н а ро ли н ей тр и н о : «б ар и о н н ая м атер и я» и «тем н ая м атер и я» р аб о таю т вм есте, р ука об р уку. В этом ф и ло со ф и я ед и н ства «тем н о й м атер и и » и «б ар и о н н о й м атер и и » во В селен н о й : это ед и н ство «б ари о н н о й м атери и » и «тем н о й м атер и и » — о сн ован и е сам о сох р ан ен и я м атер и и во В селен н о й . Б ез д о п ущ ен и я сущ ество ван и я «тем н о й м атер и и » и введ ен и я «тем н о й м атер и и » в ко см о ло ги ю и астр о ф и зи ку элем ен тар н ы х ч асти ц м ы н е м о гли б ы р еш и ть и п о н ять те п ар ад о ксы -аси м м етр и и , ко то р ы е р еальн о и о б ъ екти вн о сущ ествую т во В селен н ой : 1) аси м м етр и я м еж д у вещ ество м и ан ти вещ еством ; 2) аси м м етр и я м еж д у вещ ество м и и злуч ен и ем : вещ ества во В селен н о й в 1 00 0 р аз б о льш е, ч ем и злуч ен и я всех ви д ов; 3) н ако н ец , аси м м етр и я м еж д у «тем н о й м атер и ей » и «б ар и о н н о й м атер и ей »: как н ео д н о кр атн о м ы п од ч ер ки вали , «тем н ая м атер и я» н а сего д н яш н и й д ен ь во В селен н о й составляет 80 % , а «б ар и о н н ая м атер и я» — то лько 2 0 % (ц и ф р ы
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
339
339
б ез уч ета эн ер ги и ко см и ч еско го вакуум а). В и д и м о , все ж е д ело н е то лько в ко ли ч ествен н о м соо тн ош ен и и «тем н о й м атер и и » — 80 % и «б ар и о н н о й м атер и и » — 2 0 % , х отя это т ф акт, б езусло вн о , ф ун д ам ен тален : д ля ф и ло со ф ско й м ы сли сам о е главн о е — сам о сох р ан ен и е м атер и и во В селен н о й , а затем уж е «тем н ая м атер и я» и «б ар и о н н ая м атер и я», ко тор ы е п р о сто во взаи м о п оро ж д ен и и р еали зую т ф и ло со ф ски й п р и н ц и п сам о сох р ан ен и я м атер и и ч ерез сам оо р ган и зац и ю в сам ы х р азли ч н ы х м и кр о -, м елко - и кр уп н ом асш таб н ы х стр уктур ах во В селен н о й . 1. А си м м етр и я м еж д у вещ еством б ар и о н н ы м и ан ти вещ еством б ар и о н н ы м : в п р о ц ессах ан н и ги ляц и и б ез «тем н о й м атер и и » о н и д авн о уж е «вы го р ели » б ы , п р еврати вш и сь в и злуч ен и е. О д н ако и з ан н и ги ляц и и б ар и о н н о го вещ ества и б ар и о н н о го ан ти вещ ества р о ж д ается н е то лько сам а «б ар и о н н ая м атер и я», н о и «тем н ая м атер и я»: п ро ц есс ф о тор о ж д ен и я а н а квар ке: γ + q — > q + a и т. д . 2. А си м м етр и я м еж д у вещ еством и и злуч ен и ем со стои т в том , что вещ ество д о м и н и р ует во В селен н о й в 10 00 р аз н ад и злуч ен и ем . Е сли б ы б ари о н н ая м атери я п о стоян н о н е р о ж д алась и з «тем н о й м атер и и » в р езультате ко ллап са и р еко ллап са в ч ер н ы х и б елы х , а такж е в сер ы х д ы р ах, то б ар и о н н ая м атер и я д авн о п р еврати лась б ы вся в и злуч ен и е. 3. А си м м етр и я м еж д у «тем н о й м атер и ей » и «б ар и о н н о й м атер и ей » д о лж н а во В селен н о й со хр ан яться, и н ач е о н а д авн о «сгор ела» б ы и ли ко ллап си р овала: аси м м етр и я м еж д у «тем н о й м атер и ей » и «б ар и о н н о й м атер и ей » — п ро б лем а сам о сох р ан ен и я м атер и и и , след овательн о , усто й ч и во й стаб и льн о сти н аш ей В селен н о й в теч ен и е 20 м и лли ар д о в лет. К ак сч и таю т уч ен ы е-сп ец и али сты — С . В ай н б ер г, А . Д зи ки ки и д р уги е, о б щ и й во зр аст В селен н о й — 1 00 м и лли ар д о в лет, во зр аст р еальн о й В селен н о й — 20 м и лли ар д о в лет, ещ е 30 м и лли ар д о в лет В селен н ая б уд ет р асш и р яться, а п о сле 50 м и лли ард ов лет «ж и зн и В селен н о й » о н а б уд ет сж и м аться и затем ко ллап си р овать и п р евр ати тся в си н гуляр н о сть, ч то б ы сн о ва все н ачать. М н о ги е ф ун д ам ен тальн ы е п р о б лем ы в ф и зи ке ч асти ц , астро ф и зи ке и ко см о ло ги и н ах од ятся в н ер азр еш ен н ы х туп и ко вы х си туац и ях в рам ках п р и зн ан и я сущ ество ван и я од н о й н аш ей В селен н о й в о д н о м экзем п ляр е во всем м и ро зд ан и и . О д н ако п р и п р и зн ан и и м н ож ествен н о сти сущ ествован и я м ульти -вселен н ы х в М егаВ селен н о й эти туп и ко вы е си туац и и п р еод о ли м ы .
Б ар и он и ч еск ая и ан ти бар и он и ч еск ая м атер и я в к р уп н ом асш табн ы х к осм и ч еск и х объ ек тах П од б ар и о н и ческо й м атер и ей п о н и м ается о б ы ч н ая б ар и о н н ая м атер и я, связан н ая с тр ем я ти п ам и взаи м о д ей стви й — С В , Э М В и С Л В и со о тветствую щ и м и ф ун д ам ен тальн ы м и и элем ен тар н ы м и ч асти ц ам и — квар кам и и леп то н ам и как ф ун д ам ен тальн ы м и , п р и н и м аем ы м и в стан д ар тн о й м о д ели ф и зи ки элем ен тар н ы х ч асти ц — и д р уги м и эл ем ен тар н ы м и ч асти ц ам и , вклю ч ая все ад ро н ы как ч асти ц ы , уч аствую щ и е в си льн ы х взаи м о д ей стви ях — яд ер н ы х и кваркглю о н н ы х .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
340
340
П од б ар и о н и ч еско й м атер и ей о б ы ч н о п о н и м аю т «ви д и м ую », светящ ую ся м атер и ю , ко то р ая является ун и вер сальн ы м и н д и катор ом п о зн ан и я всех кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б ъ екто в — звезд , галакти к, и х ско п лен и й и сверх ско п лен и й , глуб и н н ая п р и ро д а ко то р ы х является ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и ей как «тем н о й м атер и ей »: «тем н ая м атер и я» — «скры тая», «н еви д и м ая» м атери я, ко то р ая п о зн ается н ам и б лаго д аря б ар и он и ч еско й м атер и и как и н д и като р у п о зн ан и я всех кр уп н ом асш таб н ы х косм и ч ески х о б ъ екто в во В селен н о й . Н аш а ф и ло со ф ская п о зи ц и я в во п росе о со о тн ош ен и и б ар и он и ч еско й и ан ти б ар и о н и ческо й м атер и и , т. е. «ви д и м о й » и «н еви д и м о й », заклю ч ается в то м , ч то все кр уп н о м асш таб н ы е ко см и ч ески е о б ъ екты — звезд ы , галакти ки , и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я — во В селен н о й п р ед ставляю т со б о й п о сво ей сути и п р и р од е о п р ед елен н ы е стр уктур н ы е о б р азован и я, глуб о ч ай ш ее вн утрен н ее ед и н ство б ар и о н и ч еской и ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и и : п р и катастро ф и ч еско м р азр уш ен и и это го о р ган и ч еско го ед и н ства б ар и он и ч еско й и ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и и ко см и ч ески е о б ъ екты п ер естаю т сущ ество вать как сам оор ган и зо ван н ы е стр уктур ы . К о см и ч ески м и о б ъ ектам и уп р авляет си ла гр ави тац и и , т. е. «тем н ая», ан ти б ар и о н и ческая м атер и я, а в уп р авлен и и м и р а м и кро ч асти ц уч аствую т тр и о стальн ы е си лы б ар и о н и ческо й м атер и и — С В , Э М В и С Л В . Б езусло вн о, си ла гр ави тац и и и гр ает д о м и н и р ую щ ую р о ль во взаи м о д ей стви ях кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б ъ екто в. О д н ако о н а н е является н и го сп о д ствую щ ей , н и ед и н ствен н о й си ло й , уп р авляю щ ей ко см и ч ески м и о б ъ ектам и . В сам ом д еле и х связь м еж д у со б ой и и х взаи м од ей стви я о б усло вли ваю тся си ло й гр ави тац и он н о го п о ля. Н о ко гд а м ы и сслед уем н е то лько х ар актер си лы связи м еж д у косм и ч ески м и о б ъ ектам и как ц ело стн ы м и стр уктур ам и , а п р о н и каем во вн утр ен н и е стр уктур ы ко см и ч ески х о б ъ екто в, в и х стро ен и е и п р о ц ессы , п ро и схо д ящ и е в эти х стр уктур ах и в и х н ед рах, в и х тай н и ках, то вы ясн яется, н аско лько важ н ы и сущ ествен н ы ро ль и зн ач ен и е б ар и о н и ч еско й м атер и и : стаб и льн о сть, усто й ч и во сть сущ ествован и я кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х структур о п р ед еляю тся сущ ество ван и ем и д ей стви ем б ар и о н и ч еско й м атер и и . Н а сам о м д еле звезд а ро ж д ается, ж и вет и ум и р ает: ж и зн ь звезд ы есть усто й ч и во е р авн овеси е, д о сти гаем ое м еж д у си ло й вн утр ен н его д авлен и я, вы зы ваем о й тер м о яд ер н ы м и р еакц и ям и в ее н ед р ах , и си ло й гр ави тац и о н н о го сж ати я ее со б ствен н ой м ассы : звезд а ж и вет д о тех п ор , п о ка н е и сч ер п ан а б ар и о н и ч еская м атер и я как яд ер н о е то п ли во д ля тер м о яд ер н ы х р еакц и й п р евр ащ ен и я во д оро д а в гели й . К ак то лько б ар и о н и ч еская м атер и я как яд ер н о е то п ли во закон ч и тся, в н ед р ах звезд ы верх о д ер ж и вает си ла гр ави тац и о н н о го сж ати я ее со б ствен н о й м ассы и в р езультате коллап са как катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я о гро м н ая звезд а п р евращ ается в зави си м о сти о т м ассы в б ело го кар ли ка и ли п ульсар , и ли ч ер н ую д ы р у, ко тор ы е являю тся звезд н ы м и «тр уп ам и »: б ы ти е звезд ы как сам оор ган и зован н о й стр уктур ы ц ели ком и п о лн о стью о п р ед еляет б ар и о н и ч еская м атер и я. Р о ж д ен и е звезд , и х ж и зн ь и см ер ть о б усло вли вает взаи м н ая со п р яж ен н о сть твор ч ества б ар и о н и ч еско й м атер и и как «светящ ей ся», «ви д и м о й » и ан ти б ар и о н и ческо й м атер и и как «тем н о й », «н еви д и м о й »: в р о ж д ен и и звезд как сам оор ган и зован н ы х стр уктур н ы х ц ело стн о стей в о д и н ако во й степ ен и уч аствую т и б ар и о н и ч еская м атер и я, и ан ти б ар и о н и ческая м атер и я. А н ти б ар и о н и ч еская м а тер и я п р и это м вы ступ ает как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я, ко то р ая сж и м ает б ар и о н и ч ескую м атер и ю и ее ч асти ц ы в стр уктур н ую сам оо р ган и зац и ю . Б ез си лы тяго тен и я о б разо ван и е звезд
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
341
341
как сам оо р ган и зо ван н ы х стр уктур н евозм о ж н о то ч н о такж е, как и б ез б ар и о н и ч еско й м атер и и и ее ч асти ц н ево зм о ж н о сам о стр уктур и р ован и е звезд . У п р ощ ен н о м о ж н о сказать, ч то ан ти б ар и о н и ч еская м атер и я как «тем н ая», «скры тая» м атери я в р о ж д ен и и звезд вы ступ ает как си ла тяго тен и я, ко то р ая связы вает ч асти ц ы как элем ен ты б ари о н и ч еско й м атер и и в стр уктур у звезд : ан ти б ар и о н и ч еская м атер и я — си ла связы ваю щ ая, а б ар и о н и ч еская м атер и я есть элем ен ты стр о и тельн о го м атер и ала, котор ы е стан о вятся стр уктурн ы м и ком п о н ен там и звезд б лаго д ар я си ле п р и тяж ен и я гр ави тац и и . Т аки м о б р азом , р о ль ан ти б ар и о н и ч еско й м атер и и в р ож д ен и и звезд , ж и зн и и х и см ер ти д во й ствен н а: в р о ж д ен и и звезд и гр ает п о ло ж и тельн ую р о ль, а в и х см ер ти — о тр и ц ательн ую . В н ед р ах н аш его С о лн ц а еж есекун д н о 60 0 то н н вод оро д а п р евр ащ ается в гели й , и таки м об р азо м п о д д ер ж и вается ж и зн ь н аш его С о лн ц а уж е н а п р о тяж ен и и о ко ло 10 м и лли ар д ов лет и б уд ет п о д д ер ж и ваться ещ е 10 м и лли ар д ов лет. Зн ач и т, ж и зн ь звезд есть «сам о сож ж ен и е» б ар и о н н о й м атер и и : сам о п о ж ер твован и е б ар и о н и ч еско й м атер и и д ает ж и зн ь звезд ам . Б ез тако го сам о п о ж ер твован и я б ар и о н и ч е ско й м атер и и н ево зм о ж н а и н ем ы сли м а ж и зн ь звезд : в этом со сто и т суть ж и зн и звезд ы как сам оор ган и зац и и . В еж есекун д н о й см ерти б ар и о н и ч еско й м атер и и (т. е. во д ор од а) со сто и т ж и зн ь звезд ы как п р о ц есс сам оо р ган и зац и и : в см ер ти п лам я ж и зн и звезд ы и , ко н еч н о ж е, ж и зн ь — о д н овр ем ен н о см ер ть. В этом заклю ч ается суть сам оор ган и зац и и м атер и и как н ели н ей н о го п р о ц есса: ро ж д ен и е звезд ы , ее ж и зн ь и см ер ть — н ели н ей н ы е п р о ц ессы , связан н ы е с таки м и п о н яти ям и , как усто й ч и во сть и н еусто й ч и во сть, б и ф ур кац и я и катастро ф а, ко лл ап с, р еко ллап с, ан ти ко ллап с, р авн овеси е и н ер авн овеси е, си м м етр и я и сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и , п о ряд о к и х ао с, эн тро п и я и и н ф ор м ац и я, ко н сер вати вн ы е и д и сси п ати вн ы е стр уктур ы и т. д . К ак си м м етри ч н о е со сто ян и е б и ф ур кац и я есть н еу сто й ч и во е и н ен ад еж н о е со сто ян и е ее, п р и ч и н о й его р азр уш ен и я м о ж ет служ и ть случ ай н о сть, м алей ш ая ф луктуац и я: как си м м етр и ч н о е со сто ян и е си стем ы б и ф ур кац и я есть м н о го кан альн о сть ее эво лю ц и и . Э то о зн ач ает, ч то все кан алы эво лю ц и и си стем ы р авн овероятн ы , п оэтом у тр уд н о п р ед сказать, п о како м у кан алу п о й д ет б уд ущ ая эво лю ц и я си стем ы : это б уд ущ ая эволю ц и я си стем ы зави си т о т со верш ен н о н езн ач и тельн о й случ ай н о сти . О д н ако сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и (С Н С ) м о ж ет б ы ть легки м и ли ж естки м : п о д ж естки м н ар уш ен и ем си м м етр и и п о н и м ается катастр о ф а, ко то р ая и гр ает д во й ствен н ую ро ль. С о д н о й сторо н ы , катастро ф а — п о лн о е р азр уш ен и е си стем ы , а с д р уго й сторо н ы , след стви ем катастро ф ы является о б р азован и е (п о явлен и е, ро ж д ен и е, во зн и кн о вен и е) со вер ш ен н о н о во й стр уктур ы , о тли ч н о кач ествен н о о т стар о й , к атастроф о й р азр уш ен н о й си стем ы . И м ен н о п о этом у м ы п о сто ян н о п о д ч ер ки ваем и п о д ч ер ки ваем н ели н ей н о сть х ар актер а и п р и род ы эво лю ц и и звезд , галакти к, и х ско п лен и й и свер х скоп лен и й : эво лю ц и я всех эти х кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х об ъ екто в н о си т н е ли н ей н ы й (п л авн ы й , м о н о то н н ы й , р авн ом ер н ы й ) х ар актер , а н ели н ей н ы й (взр ы вн о й , катастро ф и ч ески й , скач коо б р азн ы й ) х ар актер . К о ллап с — сж ати е, а р еко ллап с — расш и р ен и е, то гд а как ан ти ко ллап с — п р о ти во д ей стви е сж ати ю и р асш и р ен и ю д ля сам о сох р ан ен и я стр уктур б ы ти я м атер и и (всп о м н и м , н ап р и м ер, кван то вую м о д ель атом а, зако н зап р ета П аули и ли квар ко вую ц ветн ую м атер и ю — ко н ф ай н м ен т и скей ли н г). Э ти м тр ем катего р и ям соо тветствую т три д ы р ы : ч ер н о й д ы р е — коллап с, б ело й д ы р е — р еко ллап с, а сер о й д ы р е — ан ти ко ллап с, п р ео б р азую щ и й сод ер ж и м о е ч ер н о й д ы р ы в сод ер ж и м о е б ело й д ы р ы .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
342
342
К о ллап с — си ла сглаж и ван и я всех н еод н о ро д н о стей и ли ко в б ы ти я м атер и и и п р евращ ен и я н ео д н оро д н о стей б ар и о н н о й м атер и и в гр ави тац и о н н ую «тем н ую » м атер и ю . Р еко ллап с — си ла п р евр ащ ен и я гр ави тац и о н н о й «тем н о й » м атер и и в ч асти ц ы б ар и о н н о й м атер и и во всем сп ектр е и х м н ого ц вети я и м н о го красо ч н ости ; ан ти ко ллап с ■ — си ла сам о со хр ан ен и я б ы ти я м атер и и и п р о ти во д ей стви я р азр уш и тельн о м у вли ян и ю ко ллап са и ли сам о со хр ан ен и я м н о го ц вети я и м н о го кр асо ч н о сти д ей стви я р еко лл ап са. В се эти тр и ед и н ы е категор и и — ко ллап с, р еко ллап с и ан ти ко ллап с — звен ья ед и н о й и п о след о вательн ой ц еп и ф ун д ам ен тальн о го зако н а сам оор ган и зац и и б ы ти я м атер и и : си н гуляр н о сти со ответствует ко ллап с, Б о льш ом у взр ы ву — р еко ллап с, ан ти ко ллап с со ответствует сам о сох р ан ен и ю сам о ор ган и зо ван н ы х стр уктур н а всех ур о вн ях м и кр о -, м елко - и кр уп н о зер н и сты х о б разо ван и й б ы ти я м атер и и во В селен н о й . И так, м ы отм ети ли , ч то ан ти б ар и о н и ч еская, т. е. «тем н ая м атер и я», в элли п ти ч ески х , сп и р альн ы х и д р уги х галакти ках в ц ело м со ставляет 95 % , а о стальн о е п ри х о д и тся н а б ар и о н и ч ескую , т. е. «светящ ую ся», «ви д и м ую » м атер и ю : тако ва аси м м етр и я м еж д у «тем н о й м атер и ей » и «ви д и м о й » м атер и ей . Ф акти ч ески В селен н ая с о б р азован и ем галакти ч ески х стр уктур, в о сн о вн о м , со сто и т и з «тем н о й м атер и и », т. е. ч ер ез 2 -3 м и лли ард а лет п о сле Б о льш о го взр ы ва. В б о лее р ан н ю ю эп ох у п о сле Б о льш о го взр ы ва, т. е. в п ер вы й м и лли ар д лет п осле Б о льш о го взры ва, в стро ен и и и стр укту р е В селен н о й п р ео б лад ала и д о м и н и р о вала б ар и о н и ч еская м атер и я: о н а б ы ла го сп од ствую щ ей д о н ач ала звезд оо б р азован и я в н ед р ах галакти к. Н о встает, естествен н о , воп р о с: о ткуд а и каки м о б р азо м это д ом и н и р ован и е «тем н о й м атер и и » п о яви лось? М о ж н о п р ед п о ло ж и ть, ч то д о о б р азован и я ато м о в, д о 10 00 -3000 лет п о сле Б о льш о го взр ы ва, во В селен н о й го сп о д ствую щ ей м атер и ей б ы ла б ар и о н и ч еская м атер и я. Б ы ла ли в это т п ер и о д п о сле Б о льш о го взр ы ва ан ти б ари о н и ч еская, т. е. «тем н ая м атер и я»? Ч то б ы о твети ть н а этот во п ро с, н ео б х од и м о сн ова р ассм о тр ен и е п р о б лем ы ч еты р ех ти п ов взаи м о д ей стви й — С В , Э М В , С Л В и Г В . В о -п ер вы х , м ы уж е зн аем , ч то н а эн ер ги ях 10 15 Г эВ все тр и ти п а взаи м о д ей стви й б ар и о н и ч еской м атер и и — С В , Э М В и С Л В — б ы ли о б ъ ед и н ен ы в о д и н ф ун д ам ен тальн ы й ти п взаи м о д ей стви й б ар и о н и ч еско й м атер и и : все тр и ко н стан ты эти х тр ех взаи м о д ей стви й сли ваю тся в то ч к е Б о льш о го о б ъ ед и н ен и я, т. е. стан д ар тн о й м о д ели Ф Э Ч . С и лы эти х тр ех взаи м о д ей стви й б ар и он и ч еско й м атер и и стан о вятся н а эн ер ги ях 10 15Г эВ то ж д ествен н ы м и . В о -втор ы х , в сто ро н е о т это го об ъ ед и н и тельн о го п р о ц есса всегд а сто яла гр ави тац и я: ей всегд а б ы л ч уж д это т о б ъ ед и н и тельн ы й п р о ц есс, х отя о н а как си ла взаи м о д ей ствует со всем сущ и м и со всем и си лам и взаи м о д ей стви й . М ало того, и м ен н о о н а и скр и вляет п р о стр ан ство -вр ем я вн утр ь: и скр и влен и е п р о стр ан ствавр ем ен и вн утр ь есть си ла гр ави тац и и . И скр и влен и е п р о стр ан ства-вр ем ен и вн утр ь и си ла гр ави тац и и — н еч то од н о и то ж е, как и звестн о п о Э й н ш тей н у. С лед о вательн о , си ла гр ави тац и и сущ ество вала уж е в си н гуляр н о сти как то ч ке б еско н еч н о сти п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го вн утр ь п р о стр ан ства -вр ем ен и : н о вед ь эта си н гуляр н о сть есть н ач ало всех н ач ал Б ольш о го взр ы ва. П оэтом у м ы д о лж н ы и схо д и ть и з того , ч то си ла гр ави тац и и как и скр и влен н о е вн утр ь п р о стр ан ство -вр ем я сущ ество вала в си н гуляр н о сти д о Б о льш о го взр ы ва: Б о льш о й взр ы в как катастро ф и ч ески й
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
343
343
взр ы в — сам р еко ллап с ко ллап си р о ван н ой си лы гр ави тац и и и и скр и влен н о го вн утр ь п р о стр ан ства-вр ем ен и в си н гуляр н о сти . Б о льш о й взр ы в н е м о ж ет б ы ть си ло й б ар и о н и ч еской м атер и и : сли ш ком о н а н и ч то ж н а д ля тако го Б о льш о го взр ы ва, ч тоб ы р аско ло ть, разд ро б и ть, расщ еп и ть си н гуляр н о сть как б еско н ечн о сть п ло тн ости м атер и и и и скр и влен н о го вн утр ь п р о стр ан ства-вр ем ен и . (И звестн ы й р о сси й ски й астро ф и зи к, ч лен -кор р есп о н д ен т Р А Н И . Д . Н о ви ко в о тм еч ает, ч то си ла од н о й гр ави тац и о н н о й б ом б ы во м н о го м и лли он о в р аз б уд ет п р евосхо д и ть лю б ую атом н ую и ли во д о ро д н ую б ом б у, а С ти вен Х о ки н г сч и тает, что эн ер ги я п ер во б ы тн о й м и н и ч ер н о й д ы р ы с р ад и усо м п р о то н а — 10-13 см — д остато ч н а д ля р аб о ты д есятко в м ощ н ы х А Э С .) К р уп н о м асш таб н ы е ко см и чески е о б ъ екты — звезд ы , галакти ки , и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я — р еальн о н ач али о б р азо вы ваться то лько ч ер ез 2 — 3 м и лли ар д а лет п о сле Б о льш о го взр ы ва: в и х о б р азо ван и и и сущ ество ван и и о п ред еляю щ ую ро ль и гр ала и и гр ает «тем н ая м атер и я» как ан ти б ар и о н и ч еская. О д н ако это о б сто ятельство н е и склю ч ает и н е м о ж ет и склю ч и ть и р оль б ар и о н и ч еско й м атер и и в о б р азован и и и сущ ество ван и и кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б ъ екто в. Т ак, н ап р и м ер, р о ль б ар и о н и ч еской м атер и и в ф о рм и ро ван и и галакти к о ч ен ь сущ ествен н а, и б о газовы е о б лака, т. е. м о лекуляр н ы е о б лака, со стоящ и е и з во д ор од а и гели я, п о д во зд ей стви ем си лы гр ави тац и и н акаляю тся и р асп ад аю тся н а со тн и м и лли ар д о в газо вы х ш аро в, ко то р ы е в сво ю о ч ер ед ь п о д си ло й тяго тен и я н акаляю тся д о кр асн а, и в и х н ед р ах тем п ер атур а п о д н и м ается д о 10 0 00 гр ад усо в и б о лее, ч то яви ло сь усло ви ем н ачала тер м о яд ер н ы х р еакц и й п р евр ащ ен и я вод о ро д а в гели й : газо вы е ш ары заго р аю тся и стан о вятся звезд ам и . А звезд ы со ставляю т о сн овн ы е стр уктур н ы е ком п о н ен ты галакти к — галакти ки п о д во зд ей стви ем си лы гр ави тац и о н н о го тяго тен и я об р азую т ско п лен и я. И м ен н о и сслед уя стро ен и е, стр у ктур у и п о вед ен и е галакти к в ско п лен и ях , в 193 3 г. австр и й ски й уч ен ы й Ф р и ц Ц ви ки п р и ш ел к важ н о м у вы во д у о сущ ествован и и в ц ен тр е ско п лен и й «тем н о й м атер и и », б лаго д ар я кото ро й ско п лен и е как ц ело стн ая стр уктур н ая си стем а о стается н еи зм ен н ы м . В сам ом д еле, в ц ен тр е ско п лен и я галакти к и м еется о гро м н о е яд ро , со стоящ ее и з н еи звестн о й «тем н о й м атер и и », си ла ко то ро й д о стато ч н а, ч тоб ы уд ер ж ать п ерем ещ аю щ и еся галакти ки о тн о си тельн о д р уг д р уга и ц ен тр альн о го яд ра, и б о б ез ц ен тр альн о го яд р а, гд е со сред о то ч ен а «тем н ая м атер и я», п ер ем ещ аю щ и еся галакти ки в ско п лен и и р азб еж али сь б ы в р азн ы е стор о н ы , как о тм еч ает и звестн ы й вьетн ам о -ам ер и кан ски й астр о ф и зи к Т р и н х К суан Т х уан в сво ей р аб о те «В селен н ая». Т аки м о б р азом , в ско п лен и и галакти ки н е н ах о д ятся в стати ч еском со сто ян и и : о н и н ах о д ятся н е в со стоян и и п о ко я, а в веч н о м д ви ж ен и и и п ер ем ещ ен и и с о гро м н ы м и ско ро стям и . О н и сталки ваю тся д р уг с д руго м , сд и р ая с п о верх н о стн ы х сло ев звезд ы и р азр уш ая и х ; б о льш и е галакти ки п р и сто лкн о вен и и зан и м аю тся «кан н и б али зм о м », «п ро глаты вая» в н утр ь себ я м ален ьки е; сто лкн о вен и е д вух галакти к о б р азует н о вую , ещ е б о льш ую , галакти ку. О д н и м сло вом , м и р галакти к в ско п лен и и , связан н ы х си ло й гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я, н е тако й сп о ко й н ы й м и р , как каж ется н а п ер вы й взгляд : н а сам о м д еле это т м и р ско п лен и я галакти к, как и м и р звезд , — н еи стовы й и б ур н ы й м и р, п о д вер ж ен н ы й катастро ф е и катакли зм у. М и р звезд , галакти к и ско п лен и й и х — н еи сто вы й и б ур н ы й м и р, связан н ы й с веч н ы м и х р о ж д ен и ем и со см ер тью : звезд ы взр ы ваю тся и ко ллап си р ую т, п р евращ аясь в б елы е кар ли ки , п ульсар ы и ч ер н ы е д ы ры .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
344
344
А м о гут ли ко ллап си р овать галакти ки и и х ско п лен и я? М о гут, о твеч ает С ти вен Х о ки н г. О н д аж е сч и тает во зм о ж н ы м в ко н еч н о м сч ете ко ллап си р о ван и е всей В селен н о й как р езультат Б о льш о го сж ати я: ко н ц о м Б о льш о го сж ати я как ко ллап са В селен н о й стан ет си н гуляр н о сть. Т аки м о б р азом , п ро б лем а «тем н о й м атери и » есть п р о б лем а арх и м н ого сторо н н яя и арх и м н о го гр ан н ая: 1) п о и ск и о б н аруж ен и е ч асти ц -п р етен д ен то в н а ро ль ч асти ц «тем н о й м атер и и »; 2) п р о б лем а п ои ска и о б н ар уж ен и я н ед о стаю щ ей м атер и и , т. е. «тем н о й », в кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б ъ ектах — галакти ках , и х ско п лен и ях и сверх ско п лен и ях ; 3) п р о б лем а «тем н о й м атер и и » н е есть п р об лем а устан о влен и я ее ко ли ч ествен н ой вели ч и н ы и зн ач ен и я: эта п р об лем а — п ро б лем а кач ествен н ого п о н и м ан и я и и н тер п р етац и и ; 4) п р о б лем а «тем н о й м атер и и » есть п р о б лем а ко ллап са: п р и н ц и п и альн о е зн ач ен и е и м еет д ля Б о льш о го сж ати я н е воо б щ е ко ли ч ествен н ая вели ч и н а и зн ач ен и е «тем н о й м атер и и », а ко ллап си р о ван н ая «тем н ая м атер и я» (всп о м н и м б елы е кар ли ки , п ульсар ы , ч ер н ы е д ы р ы , к вазары , п ер во б ы тн ы е м и н и -ч ер н ы е д ы р ы и т. д .); 5) п р о б лем а «тем н о й м атер и и » п о этом у есть п р о б лем а си н гуляр н о сти как то ч ки б еско н еч н о й п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го вн утр ь п ро стр ан ства -вр ем ен и ; 6) п р о б лем а «тем н о й м атер и и » есть п р об лем а р еко ллап са как Б о льш о го взр ы ва, р асш и р ен и я В селен н о й , р астяги ван и я и скр и влен н о го вн утр ь п ро стр ан ства вр ем ен и ; 7) п р о б лем а «тем н о й м атер и и » — п р об лем а б ари о н и ч еско й м атер и и , и х со отн ош ен и я и взаи м о п ро н и кн о вен и я; 8) п р о б лем а «тем н о й м атер и и » — п р о б лем а н асто ятельн о й н ео б х од и м о сти созд ан и я теор и и кван тово й гр ави тац и и . О д н и м сло вом , п ро б лем а «тем н о й м атер и и » — п ро б лем а Б о льш ого взр ы ва и Б о льш о го сж ати я, а все о стальн ы е п ро б лем ы связан ы с эти м и п р о б лем ам и и п р и зван ы и х реш ать: Б о льш о й взр ы в и Б ольш о е сж ати е — д ва ко н ц а о д н о й п алки . М ы н ач н ем р ассм о тр ен и е всех эти х п ро б лем «тем н о й м атер и и » с си н гуляр н о сти как и зн ач альн о го н ач ала Б о льш о го взр ы ва: си н гул яр н ость р ассм атр и вается как ко ллап си р ован н ая б еско н еч н о сть п ло тн о сти м атери и и и скр и влен н о го вн утр ь п р о стр ан ства-вр ем ен и . П о сле о ткр ы ти я д вум я гр уп п ам и ам ер и кан ски х астро н ом ов в сам ом ко н ц е п р ош ло го века (т. е. в 1998 -19 99 гг.) косм и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей си туац и я с «тем н о й м атер и ей » и зм ен и лась в п о льзу ко см и ч еско го вакуум а, хо тя важ н ая зн ач и м о сть «тем н ой м атер и и » осталась: эн ер ги я ко см и ч еско го вакуум а со ставляет 68 % всей м и ро во й эн ер ги и , а н а д о лю «тем н о й м атери и » п р и хо д и тся о ко ло 3 0 % . П лотн о сть эн ер ги и косм и ч еско го вакуум а является и сто ч н и ком и п р и ч и н о й б еско н еч н о го р асш и р ен и я В селен н о й с уско рен и ем . О тн ы н е, как п р ед п о лагаю т уч ен ы е сп ец и али сты , н аш а В селен н ая н е п о д вер гн ется Б о льш ом у кр ах у как ко ллап су, п р евр ащ аю щ ем у В селен н ую в н о вую си н гуляр н о сть -2.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
345
345
§ 6. Б ол ьш ое сж ати е Е стествен н о, п о сле р ассм о тр ен и я вы ш еп ер еч и слен н ы х ф и ло со ф ски х п р о б лем п о ло ги ке вещ ей встает п р о б лем а Б о льш о го сж ати я: о н а является п о сущ еству во п р осо м о суд ьб е н аш ей В селен н о й , н а м ален ько м клоч ке ко то ро й , н азван н о м З ем лей и затер ян н о м в м и ро зд ан и и м и лли ар д ов м и лли ар д ов м и лли ар д ов звезд н ы х си стем , галакти к и и х ско п лен и й , м ы — р азум н ы е сущ ества — о б и таем , созер ц ая и р азм ы ш ляя об этом загад оч н о м и таи н ствен н о м м и ро зд ан и и : н аш е п о ло ж ен и е, п о сло вам вели ко го м ы сли теля Б леза П аскаля, п р и кован н о е н авечн о к м ален ько й б ы ли н ке-З ем ле, н и ч то ж н о , н о сво и м р азум ом м ы ох ваты ваем все м етагалакти ч еско е п р о стр ан ство с го р и зо н то м ви д и м о сти в ко см о се — 1028см и м и кр ом и р е — 10-17см . Т аки м о б р азо м , со вр ем ен н ы й ч ело век со сво и м и н теллекто м и и н туи ц и ей о хваты вает го р и зо н т ви д и м о сти в м етагалкти ч еско м п р о стр ан стве — 1045см : это о гро м н ая п р остр ан ствен н о -вр ем ен н ая п ро тяж ен н о сть, вклю ч аю щ ая в сво й со став и стр уктур у В селен н о й б о лее 1 0 21 звезд н ы х си стем , таки х как н аш е ро д н о е С о лн ц е. М о ж н о д аж е утвер ж д ать, что ч ем б о льш е м ы п озн аем тай н ы В селен н о й , тем б о льш е о н а скр ы вает ещ е б о лее глуб о ки х и загад о ч н ы х тай н : п о зн ан и е о д н о й тай н ы скр ы вает ещ е н о вы е д есятки н евед о м ы х тай н В селен н о й . И главн ая п ро б лем а н ауч н о го (в то м ч и сле ф и ло со ф ско го) п о зн ан и я заклю ч ается в то м , ч то б ы н ай ти со ответствую щ и е клю ч и к тай н ы м зам кам В селен н о й : зам ки -то В селен н о й о соб ы е, сверх секр етн ы е сей ф ы . В этом со сто и т о д н а и з о со б ен н о стей р асслед о ван и я загад о к В селен н о й : В селен н ая н аш а о тли ч ается о т сверх секр етн о го сей ф а тем , ч то о н а как суп ер сам оор ган и зо ван н ая и суп ер сам оо р ган и зую щ аяся стр уктура и зо б р етает все н о вы е и н овы е сво и м и зощ р ен н ы м сп о соб о м и м ето д ом зам ки . В это м такж е со сто и т тр уд н о сть н ай ти ср азу п од хо д ящ и е клю ч и к эти м и зо щ р ен н ы м и суп ер секр етн ы м зам кам . О д н ако н ай д ен н ы е клю ч и н е всегд а п о д хо д ят к эти м зам кам . Н аступ ает р азо ч аро ван и е уч ен ы х в п о и сках все н о вы х и н о вы х клю ч ей : р азоч аро ван и е см ен яется м и н уто й вели кого п ро светлен и я в н ео ж и д ан н о м явлен и и м ы сли , и д еи , ко н ц еп ц и и . Н о это тор ж ество р ад о сти п р о светлен и я п р о д о лж ается н ен ад о лго : за о ткр ы ти ем од н о го зам ка клю ч ом , н ай д ен н ы м п утем и н туи ти вн о го п ро светлен и я, скр ы ваю тся ещ е н овы е, свер хзагад о ч н ы е, зам ки , д ля о ткр ы ти я котор ы х тр еб ую тся ещ е б о лее и зощ р ен н ы е и н ео б ы ч н ы е клю ч и . Н аука д ви ж ется п о п ути случ ай н о стей , и р азви вается он а н ео ж и д ан н ы м п утем : о н а в п р и н ц и п е — ф ен о м ен н е ли н ей н о сти , а н ели н ей н о сти . В то р ая п о ло ви н а Х Х сто лети я х ар актер и зуется вы д аю щ и м и ся и вели ко леп н ы м и д о сти ж ен и ям и в о б ласти Ф Э Ч и со вр ем ен н о й ко см о ло ги и . Н о сам о е уд и ви тельн о е заклю ч ается в то м , ч то н есм о тр я н а б ессп о р н ы е (а м ож ет б ы ть, вели ки е) д о сти ж ен и я н а п ути р азви ти я эти х ф ун д ам ен тальн ы х н аук, п о являю тся все н о вы е и н ео ж и д ан н ы е п ар ад о ксы как н ер азр еш и м ы е п р оти вор еч и я н аш его м ы ш лен и я (как н ауч н о го и ф и ло со ф ско го): б ез р еш ен и я эти х п ар ад оксо в н ауч н ы м и ф и ло со ф ски м м ы ш лен и ем н ево зм о ж н о д ви ж ен и е н ауки и ф и ло со ф и и . Р еш ен и е п ар ад о кса — Р уб и ко н , п ер еход я ко то р ы й Ц езар ь стал и м п ер ато ро м всей Р и м ско й и м п ер и и : н аука н е и м п ер и я, в н ей м етод ы Ц езаря н еп р и м ен и м ы . С ам о й ф ун д ам ен тальн о й п ро б лем о й ф и ло со ф и и и н ауки и з всех ф ун д ам ен тальн ы х в о б ласти ко см о ло ги и и Ф Э Ч является п р об лем а Б о льш о го сж ати я В селен н о й : п о д вер гн ется он а ко ллап су и ли н ет? Э то ф акти ч ески во п ро с о суд ьб е В селен н о й : б уд ет ли о н а б еско н еч н о расш и ряться и ли р асш и р ен и е ее зам ед ли тся, о стан ови тся и н ач н ется Б о льш о е сж ати е с ко ллап сом в си н гуляр н о сти ?
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
346
346
М ы уж е о тм ети ли , ч то и н ф ляц и я А лан а Г ута (198 0 г., М ассач усетски й ун и вер си тет) сф о рм ули ро ван а д ля то го , ч то б ы и зб еж ать Б о льш о го сж ати я В селен н о й : п р о стр ан ство В селен н о й п ло ско е и р асш и р ен и е В селен н о й б уд ет п р о и сх од и ть б еско н еч н о. К ак и звестн о , и з р асш и р яю щ ей ся ко см о ло ги ч еско й м о д ели В селен н о й А . А . Ф р и д м ан а след ует тр и сц ен ар и я ее эво лю ц и и : 1) если К — кр и ви зн а п р о стр ан ства В селен н о й — р авн а 0 , то р асш и р ен и е В селен н о й б уд ет п ро д о лж аться б еско н еч н о ; 2) если К = -1, то р асш и р ен и е В селен н о й б уд ет п ро д о лж аться такж е б еско н еч н о ; 3) если К = + 1, то р асш и р ен и е п р о стр ан ства В селен н о й м о ж ет ч ер ез н еско лько м и лли ар д ов лет зам ед ли ться и о стан ови ться, а затем н ач н ется Б о льш о е сж ати е с п о след ую щ и м ко ллап сом в си н гуляр н ости , ч то б ы все н ач и н ать с н ач ала — Б о льш о го взры ва. Н е все уч ен ы е р азд еляю т ко н ц еп ц и ю п ло ско го п р о стр ан ства В селен н о й и б еско н еч н о го р асш и р ен и я В селен н о й : о д и н и з н и х — С ти вен В ай н б ер г, од и н и з со зд ателей ед и н о й тео р и и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й , уд о сто ен н ы й вм есте с А . С алам о м и Ш . Г лэш о у Н об елевско й п р ем и и . В сво ей ф ун д ам ен тальн о й раб о те «Г р ави тац и я и ко см о ло ги я» С . В ай н б ер г утвер ж д ает, ч то об щ и й во зр аст В селен н о й р авен 80 м и лли ар д ам лет; н асто ящ и й во зр аст В селен н о й — 20 м и лли ар д ов лет и ещ е 2 0 м и лли ар д о в лет н аш а В селен н ая б уд ет р асш и р яться, а затем р асш и р ен и е ее зам ед ли тся и о стан ови тся: п о то м н ачн ется Б о льш о е сж ати е с п о след у ю щ и м ко ллап со м в си н гуляр н о сти , ч то б ы все н ач и н ать с н ач ала — Б о льш о го взр ы ва. И в сво ей кн и ге С . В ай н б ер г п р ед лагает ко н ц еп ц и ю п ло тн о сти м атер и и , н ед о стаю щ ей д о кр и ти ч еско го зн ач ен и я п ло тн о сти м атери и во В селен н о й — 10-29 г/см 3. Д о о ткры ти я «тем н о й м атер и и » австр и й ски м ф и зи ко м Ф . Ц ви ки н ед о стаю щ ая р еальн ая п ло тн о сть м атер и и б ы ла в 1 00 р аз м ен ьш е кр и ти ч еско го зн ач ен и я п ло тн о сти м атер и и во В селен н о й , а п о сле о ткр ы ти я «тем н о й м атер и и » н ед о стаю щ ая р еальн ая п ло тн ость м атер и и со ставляет вели ч и н у, в 1 0 р аз м ен ьш у ю кр и ти ч еско го зн ач ен и я п ло тн ости м атер и и во В селен н о й : эта ц и ф р а, 10 р аз м ен ьш е н ед о стаю щ ей п ло тн о сти м атер и и , является о б щ еп р и н ято й б ольш и н ством уч ен ы х ц и ф ро й ; С . В ай н б ер г п р ед лагает п о и ск н ед о стаю щ ей п ло тн о сти м атер и и п р и и зуч ен и и и и сслед о ван и и галакти к, и х ц ен тр альн о й ч асти — гало как м ощ н о й ко н ц ен тр ац и и «тем н о й м атер и и », а такж е н ед о стаю щ ая м атер и я м о ж ет б ы ть о со б ен н о ско н ц ен три р о ван а в ц ен тр альн ы х яд рах ско п лен и й галакти к и свер хско п лен и я как ско п лен и я ско п лен и й . Т аки м о б р азо м , С ти вен В ай н б ер г сч и тает, ч то п р и акти вн о м и ц елеустр ем лен н о м п о и ске н ед о стаю щ ей м атер и и в галакти ч ески х яд р ах , в ц ен тр альн ы х яд р ах ско п лен и й галакти к и свер х ско п лен и й зн ач и тельн о м о ж ет б ы ть со кр ащ ен р азр ы в м еж д у н ед о стаю щ ей п ло тн о стью м атер и и и кр и ти чески м зн ач ен и ем п ло тн о сти м атер и и во В селен н о й . П оэтом у С . В ай н б ер г п ро б лем у «тем н о й м атери и » р ассм атр и вает как арх и ф ун д ам ен тальн ую п р об лем у, о т р еш ен и я ко тор о й б уд ет зави сеть суд ьб а р асш и р яю щ ей ся В селен н о й : б уд ет ли о н а б еско н ечн о р асш и р яться и ли ж е н аступ и т м о м ен т Б ольш о го сж ати я. Ф акти ч ески С . В ай н б ер г в сво ей р аб о те «Г р ави тац и я и ко см о ло ги я» п о д «тем н о й м атер и ей » п о н и м ает ли ш ь си л у гр ави тац и и , ко тор ая н ам «н е свети т» и «н еви д и м а»: в элли п ти ч ески х галакти ках н ам «свети т» то лько 5 % м атер и и , а о стальн ы е 95 % воо б щ е о стаю тся н ам «тем н о й м атер и ей » как «н еви д и м о й » и «н есветящ ей ся» м атер и ей , х отя уч ен ы е глуб о ко уб еж д ен ы в р еальн о м сущ ество ван и и о гро м н о го и чуд о ви щ н о -б ольш о го ко ли ч ества «тем н о й м атер и и ».
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
347
347
И звестн ы й ф и зи к, п ро ф ессо р М Г У И . М . К ап и то н о в в своей кн и ге «В вед ен и е в ф и зи ку яд р а и ч асти ц » такж е сч и тает, что н ам «свети т» то лько 5 % м атер и и , а 95 % м атер и и о стаю тся д ля н ас «тем н о й м атер и ей »: о б эти х 95 % м атер и и м ы п о чти н и ч его н е зн аем , н о м ы зн аем , ч то о н а, эта «тем н ая м атер и я», сущ ествует р еальн о ф и зи ч ески и о б ъ екти вн о ф и л о со ф ски . В сво ей кн и ге И . М . К ап и то н о в д альш е ко н кр ети зи р ует п о н яти е «тем н о й м атер и и ». В п о н яти е «тем н о й м атер и и » о н вклю ч ает: 1) гр ави тац и ю н еви д и м ую ; 2) н ей тр и н н ую м атер и ю ; 3) ф и зи ч ески й вакуум как ви ртуальн ы й кван то вы й вакуум . П р и ч ем И . М . К ап и то н ов сч и тает, что сам о й загад о ч н о й , таи н ствен н о м н о гоо б ещ аю щ ей «тем н о й м атер и ей » м о ж ет б ы ть ви р туальн ы й кван то вы й вакуум как н еи сч ер п аем ы й и сто ч н и к эн ер ги и и , след о вательн о , м ассы : ф и зи ч ески й ваку ум как ви р туальн ы й кван то вы й вакуум , м о ж ет б ы ть, является главн ы м и сто чн и ко м со зи д ан и я всего сущ его б ы ти я. С лед о вательн о , и з ви р туальн о го кван то во го вакуум а в р езультате Б о льш о го взр ы ва ро ж д ается сн ач ала м и кро -В селен н ая, а затем и з м и кро -В селен н о й — м акр оВ селен н ая, а и з со ч етан и я м и кро -В селен н о й и м акро -В селен н о й о б р азуется ч ер ез 2-3 м и лли ар д а лет п о сле Б ольш о го взр ы ва ко см о -В селен н ая как м етагалакти ч еско е п р о стр ан ство -вр ем я, ох ваты ваю щ ее 10 21 звезд н ы х си стем , в том ч и сле галакти ки — 1011 и и х скоп лен и я. Н о вакуум — н е только и сто ч н и к ро ж д ен и я В селен н о й , н о о н м о ж ет б ы ть и сто ч н и ком (вм есте с гр ави тац и ей как «тем н о й м атер и ей » и н ей тр и н н о й «тем н о й м атер и ей ») Б о льш о го сж ати я: Б о льш о е сж ати е — это п р од укт н е п о эти ч еско й ф ан тази и и н е м и ф о ло ги ч еско го п ро и сх ож д ен и я, а п р од укт сер ьезн ы х и глуб о ки х ф и ло со ф ски х и н ауч н о -тео р ети ч ески х р азм ы ш л ен и й м н о ги х вы д аю щ и хся уч ен ы х н а п ро тяж ен и и м н о ги х д есяти лети й п р ош ло го Х Х сто лети я. П о и ск «тем н о й м атер и и » — п о и ск ф ун д ам ен тальн о го клю ч а к тай н ам В селен н ой , в то м ч и сле и п р еж д е всего к п ро б лем е Б ольш о го сж ати я В селен н о й . Н екотор ы е уч ен ы е, в о тли ч и е о т С . В ай н б ер га, ещ е уд ли н яю т о б щ и й во зр аст н аш ей В селен н о й — 10 0 м и лли ар д о в лет: н астоящ и й во зр аст В селен н о й — 20 м и лли ар д ов лет и ещ е 30 м и лли ар д о в лет б уд ет п ро и сх од и ть р асш и р ен и е В селен н о й , а затем н ач н ется Б о льш ое сж ати е, ко то рое б уд ет п р о д олж аться си м м етр и ч н о вр ем ен и р асш и р ен и я В селен н о й , т. е. 50 м и лли ар д о в лет Б о льш о го сж ати я с ко ллап сом его в си н гуляр н о сть: м еж д у вр ем ен ем р асш и р ен и я В селен н о й п о сле Б ольш о го взры ва и вр ем ен ем Б ольш о го сж ати я д о лж н а сущ ество вать си м м етр и я во вр ем ен н о й п р о тяж ен н о сти . К ак м ы отм ети ли , ко н ец Х Х сто лети я х ар актер и зуется вп еч атляю щ и м и н ео ж и д ан н ы м о ткр ы ти ем в о б ласти со вр ем ен н ой ко см о ло ги и : о б н ар уж ен а эксп ер и м ен тальн о д вум я гр уп п ам и ам ер и кан ски х астро н ом ов в 1 99 8 -1999 гг. со вер ш ен н о н о вая сф ер а н аш ей В селен н о й — сф ер а косм о ло ги ч еского вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей . Н аш а вещ ествен н ая В селен н ая с ее гр ави тац и о н н о й си ло й тяго тен и я стала и ко см и ч ески вакуум н о й сф ер о й с си ло й гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я, с ан ти тяго тен и ем : о тн ы н е п р и чи н о й р асш и рен и я В селен н о й является н е Б ольш о й взр ы в, как сч и тали д о си х п ор , а ко см и ч ески й вакуум с ан ти тяго тен и ем . М ало то го , ко см и ч ески й вакуум является п р и ч и н о й уско р ен н о го и б еско н еч н о го р асш и р ен и я В селен н о й во вр ем ен и и п ростр ан стве. П оэто м у со вер ш ен н о н еслуч ай н о то о б сто ятельство, ч то сп ец и али сты о ткр ы ти е ко см и ч еско го вакуум а п о сво ей ф ун д ам ен тальн ой зн ач и м о сти ср авн и ваю т с о ткр ы ти ям и Э . Х аб б ла и р ели кто во го и злуч ен и я П ен зи аса— В и лсо н а.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
348
348
И н тер есн о отм ети ть, ч то Э . Х аб б л (вы д аю щ и й ся ам ер и кан ски й астр о н о м эксп ер и м ен татор ) сво и м отк р ы ти ем о б уд ален и и галакти к д р уг о т д р уга п о д твер д и л теор и ю р усско го со ветско го уч ен о го А . А . Ф р и д м ан а о р асш и ряю щ ей ся В селен н о й , а д ва ам ер и кан ски х р ад и о астр о н о м а А р н о П ен зи ас и Р об ер т В и лсо н сво и м о ткр ы ти ем р ели ктово го и злуч ен и я п о д тверд и ли м од ель Б о льш о го взр ы ва горяч ей В селен н о й р усско -ам ер и кан ско го уч ен о го Г ео р ги я Г ам ова. Р усски е уч ен ы е — б лестящ и е тео рети ки -м ы сли тели , а ам ер и кан ски е — вели ко леп н ы е н аб лю д атели -эксп ер и м ен татор ы : р азви ти е н ауки — ед и н ство тео р и и и о п ы та. О ткр ы ти е ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем п р ед ставляет со б о й н е м ен ее н ауч н ую и ф и ло со ф скую зн ач и м ость, ч ем о ткры ти я Э . Х аб б ла, А . П ен зи аса и Р . В и лсо н а, если н е б о лее. • В о -п ер вы х , ко см и ч ески й вакуум с его ан ти гр ави тац и ей н ако н ец реш и л п ро б лем у ф и зи ч еско й п р и ч и н ы р асш и р ен и я В селен н о й : В селен н ая н е то лько с п о сто ян н о й и н еи зм ен н о й ско ро стью расш и ряется, н о о н а р асш и р яется с уско р ен и ем и б еско н еч н о. • В о -втор ы х , откр ы ти е ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем о д н о зн ач н о д ало во зм о ж н о сть р еш ен и я тр ех вар и ан то в гео м етр и и п р о стр ан ства: о тн ы н е уско р ен н ое р асш и р ен и е В селен н о й н е зави си т о т вы б о р а ти п а геом етр и и п ро стр ан ства (н улевая кр и ви зн а, о три ц ательн ая и ли п о ло ж и тельн ая кр и ви зн а п р о стр ан ства): ускор ен н ое р асш и р ен и е В селен н о й б уд ет п ро и сход и ть н езави си м о о т р еальн о й геом етри и п р о стр ан ства. В н асто ящ ее вр ем я м ы н е зн аем , како ва р еальн ая геом етр и я п р о стр ан ства н аш ей В селен н о й : то ли п ло ская, то ли о тр и ц ательн ая Л о б ач евско го , то ли п о ло ж и тельн ая зам кн утая ги п ер сф ер а Р и м ан а, н о в лю б ом случ ае — евкли д о во м , Л о б ач евско го и ли р и м ан о во м — р асш и р ен и е В селен н о й б уд ет п ро и схо д и ть с ускор ен и ем и б еско н еч н о . • В -тр етьи х , в зави си м о сти о т вы б о ра п р о стр ан ства — евкли д о ва п лоско го , о тр и ц ательн ого Л о б ач евско го и ли зам кн уто го п ро стр ан ства Р и м ан а — и м еет м есто тр и ти п а р асш и р ен и я В селен н о й , и з ко то р ы х р еал ьн о о сущ ествляется о д и н и то лько о д и н ти п р асш и р ен и я: п р и п ло ско м евкли д о вом п р о стр ан ства р еали зуется п ар аб о ли ч еско е, п р и сед лови д н о м п ро стр ан стве Л о б ач евско го — ги п ер б о ли ч еско е, а п р и зам кн уто м р и м ан о вско м — элли п ти ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й . Т ако вы тр и ти п а во зм о ж н о сти р еали зац и и р асш и рен и я, и з ко то р ы х р еальн о д о лж н о о сущ ествляться о д н о ко н кр етн о е р асш и р ен и е В селен н о й — и ли п ар аб о ли ч еско е б еско н еч н о е р асш и р ен и е, и ли ги п ер б о ли ч еско е, такж е б еско н ечн о е, и ли элли п ти ч еско е в ги п ерсф ер е, ко тор ое, п о Ф р и д м ан у, д о лж н о н ач аться с то ч ки , а затем см ен и ться сж ати ем , ко то ро е п р евр ащ ает всю В селен н ую сн о ва в то ч ку. Э та ко н ц еп ц и я Ф р и д м ан а «о т то чки р асш и р ен и я — к н о во й то ч ке сж ати я» б ы ла п р ед ставлен а и ко н кр ети зи р о ван а в си н гуляр н о й ко см о ло ги ч еско й м о д ели В селен н о й : си н гуляр н ы й Б о льш о й взр ы в — > р асш и р ен и е — > сж ати е — > Б о льш о й кр ах как ко ллап с всей В селен н о й в н о вую си н гуляр н о сть -2 , ч то б ы все н ач и н ать сн о ва. С и н гуляр н ая ко см о ло ги ч еская м о д ель В селен н о й вн еш н е о ч ен ь и н тер есн а, и б о ее о сн о вн ы м со д ер ж ан и ем является и д ея си м м етр и и : «Б о льш о й си н гуляр н ы й взр ы в — > р асш и р ен и е — > сж ати е — > Б о льш ой си н гуляр н ы й кр ах » (р и с. 3 .3 .).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
349
349
Р и с. 3.3. С хем а «О т С и н гул я р н ости -1 — к С и н гул я р н ости -2»
К ак и звестн о , п о сле откр ы ти я ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем как ф и зи ч еско й п р и ч и н ы уско р ен н о го и б еско н еч н ого р асш и р ен и я В селен н о й си н гуляр н ая ко см о ло ги ч еская м о д ель: «о т С и н гуляр н о сти -1 — к С и н гуляр н о сти -2 » (и ли ф р и д м ан о вская м о д ель: «о т то ч ки — к н о во й то ч ке») п отер яла н е только ф и ло со ф скую п р и влекательн о сть и д еей си м м етр и и , н о ли ш и лась ф и зи ч еско го см ы сла: о тн ы н е р асш и р яю щ аяся В селен н ая н и ко гд а н е б уд ет сж и м аться в н о вую си н гуляр н о сть-2. Р асш и р ен и е б уд ет п ро и схо д и ть б еско н еч н о с ускорен и ем : н ет во В селен н о й ф и зи ч ески х си л, п р о ти во д ей ствую щ и х ко см и ч еском у вакуум у с его ан ти тяго тен и е м , ан ти гр ави тац и ей . Г р ави тац и я н е сп о со б н а п р ео д о леть си лу ан ти гр ави тац и и : В селен н ая н и ко гд а н е б уд ет сж и м аться, ко ллап си р овать в н о вую си н гуляр н о сть -2. И все ж е н е все то ч ки н ад « i» п о ставлен ы . В это й связи глуб о ко ф и ло со ф ски п ар ад о ксальн а и д ея, вы сказан н ая н аш и м вед ущ и м учен ы м -сп ец и али сто м (астро ф и зи ком -ко см о ло го м ) А . А . С таро б и н ски м о «стар ен и и Λ -ч лен а», ко торы й м атем ати чески о п и сы вает ко см о ло ги ч ескую п осто ян н ую Э й н ш тей н а как ан ти тяго тен и е: «стар ен и е» си лы ан ти тяго тен и я м ож ет п р и вести в о тд ален н о м ко см о л о ги ч еско м вр ем ен и к д о м и н и ро ван и ю тяго тен и я н ад ан ти тяго тен и ем , и тогд а н ем и н уем а си н гуляр н о сть-2. О д н ако это м о ж ет случ и тся в то м случ ае, если п р о стр ан ство В селен н о й б у д ет и м еть п о сто ян н ую п о лож и тельн ую кр и ви зн у и н аш е м и ро зд ан и е б уд ет п р ед ставлять соб о й ги п ер сф ер у.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
350
350
Т ако в и зви ли сты й и тер н и сты й п уть п о зн ан и я тай н н аш ей В селен н о й : и сти н а — это н еп р ер ы вн ая см ен а клю ч ей к эти м тай н ам . В это й связи о д и н и з н аш и х вед ущ и х сп ец и али сто в п о астро ф и зи ке и ко см о ло ги и А . А . С таро б и н ски й о тм еч ает в сво ей р аб о те « Б уд ущ ее и п рош ло е В селен н о й », ч то , естествен н о , и сти н н о е п о зн ан и е В селен н о й , как и всяко го явлен и я, вещ и , п ро ц есса, во зм о ж н о , и о сущ естви м о ее п о зн ан и е в тр ех вр ем ен н ы х п арам етрах : в п р ош ло м , н асто ящ ем и б уд ущ ем 1. К лю ч евы м во п ро со м п о зн ан и я В селен н о й в п р ош лом является во п ро с о н ач але р о ж д ен и я всего , т. е. ро ж д ен и я В селен н о й : и з ч его р од и лась н аш а В селен н ая? Б о лее и ли м ен ее н ам и звестн ы тр и п о стулата в этом во п р о се о н ач але В селен н о й : 1) В селен н ая р од и лась и возн и кла в р езультате Б о льш о го взр ы ва; 2) затем то лько ч то ро д и вш аяся и п ояви вш аяся н а свет н аш а В селен н ая во влекается в стад и ю и н ф ляц и о н н ую как стад и ю п р еж д е всего ген ер ац и и элем ен тар н ы х ч асти ц ; 3) а ч то б ы ло д о Б о льш ого взр ы ва и . и н ф ляц и о н н о й стад и и как стад и и катастро ф и ч еско го взд ути я н аш ей В селен н о й ? О б щ еп р и н яты м ответо м н а это т во п рос является си н гуляр н о сть как н ач ало всего : си н гул яр н ость как н ач ало всего — то , ч то сущ ествовало д о Б о льш о го взры ва и и н ф ляц и о н н о й стад и и В селен н о й . О стается все ещ е о стро д и скусси о н н ы м : ч то тако е си н гуляр н о сть и ч то о н а и з себ я п р ед ставляет? П о кр ай н ей м ер е п о во п ро су о си н гуляр н о сти сущ ествую т д ве ко н ц еп ц и и : 1 ) «теор и я и з н и ч его »; 2 ) «теор и я и з всего ». «Т ео р и я и з н и ч его » о зн ач ает, ч то н е б ы ло п ро стр ан ства-вр ем ен и д о ро ж д ен и я В селен н о й : « теор и я и з н и ч его » есть тео р и я, о тр и ц аю щ ая н али ч и е в си н гуляр н о сти р еальн о го структур и р ован н о го класси ч еско го п ро стр ан ства-вр ем ен и . А п р и зн ает ли «тео р и я и з н и ч его » н али ч и е в си н гуляр н о сти м атери и в ви д е о д н о й -ед и н ствен н о й гр ави тац и о н н о й м ассы и , след овательн о , эн ер ги и и ли п о тен ц и альн о й , н еактуали зи р о ван н о й тем н о й м атер и и ? Е сли «тео р и я и з н и ч его » о тр и ц ает в си н гуляр н о сти н али ч и е ч еты р ехм ер н о го класси ч еско го п р о стр ан ства-врем ен и как р еальн о стр уктур и ро ван н о го , то м ы вп о лн е м о ж ем б ы ть со ли д ар н ы м и с ее п ред стави телям и , и б о в си н гуляр н о сти н е м ож ет п р и сутствовать ч еты р ехм ер н о е класси ч еско е п р о стр ан ство -вр ем я: это класси ч еско е ч еты р ех м ер н ое п р о стр ан ство -вр ем я в д ей стви тельн о сти во зн и кает с ро ж д ен и ем н аш ей В селен н о й . В стает зако н н ы й во п ро с: след ует ли н а со вр ем ен н о м ур овн е н ауч н ого зн ан и я и м ы ш лен и я четы р ех м ер н о е класси ч еское п р о стр ан ство -вр ем я, о сущ ествлен н о е в р еальн о й В селен н о й , воо б щ е и д ен ти ф и ц и р о вать с п он яти ем п ро стр ан ства -вр ем ен и в си н гуляр н о сти , гд е н е р аб отает О Т О (т. е. теор и я тяготен и я Э й н ш тей н а)? В ед ь всем сп ец и али стам п о О Т О Э й н ш тей н а со верш ен н о оч еви д н о , ч то О Т О п р еж д е всего — р еляти ви стская (н о н е кван то во -п о левая) теор и я о класси ч еско м ч еты р ех м ер н ом п р о стр ан стве-вр ем ен и . И так, м ы ч етко д о лж н ы п р о вести д ем ар кац и о н н ую ли н и ю м еж д у п о н яти ем п р о стр ан ства-вр ем ен и воо б щ е в ф и ло со ф ско м см ы сле и ч еты р ех м ер н ы м класси ч ески м 1
Б уд ущ ее В сел ен н о й и б уд ущ ее н аш ей ц и ви л и зац и и : С б . статей . М ., 2 0 0 2 .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
351
351
п р о стр ан ством -вр ем ен ем , являю щ и м ся п р ед м етом О Т О Э й н ш тей н а: п р о стр ан ство вр ем я в ф и ло со ф ском см ы сле — м н ого м ер н о е п он яти е, ко торо е н есво д и м о к ч еты р ех м ер н ом у к ласси ч еско м у п ро стр ан ству -вр ем ен и . Ф и ло соф ско е п о н яти е п р о стр ан ства-вр ем ен и м н о го м ер н о : о н о н есво д и м о к ч еты р ех м ер н ом у п р о стр ан ству вр ем ен и . О н о м о ж ет и м еть 1 0 (и ли б о лее) п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ы х и зм ер ен и й , и з ко то р ы х ч еты р е и зм ер ен и я р еали зовали сь п р и р о ж д ен и и н аш ей В селен н о й : и з 1 0 (и ли 1 1) п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ы х и зм ер ен и й , ко м п акти ф и ц и р о ван н ы х в си н гуляр н о сти , р еали зо вали сь ч еты р е и зм ер ен и я в ви д е класси ч еского п ро стр ан ства вр ем ен и . К ом п акти ф и ц и р ован н ы е п р о стр ан ство -вр ем ен н ы е и зм ер ен и я — свер н уты е, «н еви д и м ы е», как го ф р и ро ван н ы й в м елки х ко льц ах ш лан г, ко то р ы е (ко льц а) и зд алека н еви д и м ы . О д н и м сло во м , в си н гуляр н о сти как б еско н еч н ой п ло тн о сти м атер и и и б еско н еч н о го и скр и влен н о го (т. е. ком п акти ф и ц и р ован н о го ) п р остр ан ства -вр ем ен и н ет и н е м о ж ет б ы ть ч еты р ехм ер н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и , ко то ро е во зн и кает с р о ж д ен и ем н аш ей В селен н о й . В это м см ы сле (если так п о н и м ать) «тео р и я и з н и ч его » п р и ем лем а как тео р и я, отр и ц аю щ ая н али ч и е в си н гуляр н о сти ч еты р ех м ер н ого класси ч еско го п р о стр ан ства-вр ем ен и , реали зо ван н о го в р о ж д ен и и В селен н о й : в си н гуляр н о сти сущ ествует м н о го м ер н о е п р о стр ан ство -вр ем я с ко м п акти ф и ц и р о ван н ы м и (1 0 и ли 11 ) и зм ер ен и ям и п ро стр ан ства-врем ен и . А ч то и з себ я п р ед ставляю т ш есть ком п акти ф и ц и р о ван н ы х и зм ер ен и й ? О н и зап р ятан ы в глуб и н е, н а сам ом н и ж н ем этаж е стр уктур н о й ор ган и зац и и м и р а м и кро ч асти ц , п о этом у о н и как ком п акти ф и ц и р о ван н ы е и б еско н еч н о и скр и влен н ы е н еви д и м ы : о н и н агляд н о и о б р азн о н е п р ед стави м ы . Т о лько р азум ом и и н теллектуал ьн о й и н туи ц и ей о н и п о сти ж и м ы : о н и (т. е. эти ко м п акти ф и ц и р о ван н ы е п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ы е и зм ер ен и я), как о тм еч ает Д ж о н У и лер — главн ы й гр ави тац и о н и ст, п ен о п о д об н ы . В сф ер е п ен о п о д об н о го п р о стр ан ства -вр ем ен и н ар уш аю тся сам ы е п оч и таем ы е уч ен ы м и п р и н ц и п ы м и р о зд ан и я, таки е, как п р и н ц и п п р и ч и н н о сти , п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ой п о след о вательн о сти и д р ., р еали зуем ы е в м акро ско п и ч еско м и ко см и ч еско м м и р озд ан и и .
Λ -ч л ен В сво ей статье «П ро ш ло е и б уд ущ ее В селен н о й » 2 А . С тар об и н ски й о тм еч ает, ч то п о след н и е д есяти лети я уш ед ш его века о зн ам ен о вали сь о ткр ы ти ем н о вы х ко см о ло ги ч ески х ф акто в ф ун д ам ен тальн о й зн ач и м о сти д ля ко см оло ги и . К таки м ф актам отн о сятся откр ы ти я уско р ен н о го р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й , ан и зо тро п и и р ели ктово го и злуч ен и я и д р уги е, ко то р ы е д аю т н ам возм о ж н о сть п о -н о вом у см о треть н а стар ы е, уж е н ам и звестн ы е п ро б лем ы со вр ем ен н о й ко см о ло ги и . О соб ы й и н тер ес д ля н ас в связи с р ассм о тр ен и ем п р о б лем ы си н гуляр н о й ф и ло со ф и и В селен н о й и м еет п р об лем а Λ -ч лен а как ко см о ло ги ч еско й п о сто ян н о й , ко то р ы й б ы л введ ен А . Э й н ш тей н о м д ля о б о сн о ван и я своей стац и о н ар н о й В селен н о й : Λ -ч лен как ко см о ло ги ч еская п о стоян н ая является си ло й гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я, ко тор ая п ро ти во сто и т си ле гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я и тем сам ы м п о д д ер ж и вает В селен н ую в со сто ян и и гр ави тац и о н н о го стати ч еско го р авн о веси я. С тац и о н ар н ая 2
Б уд ущ ее В сел ен н о й и б уд ущ ее н аш ей ц и ви л и зац и и : С б . статей . М ., 2 0 0 2 .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
352
352
В селен н ая как В селен н ая, н ах о д ящ аяся в стати ч еско м гр ави тац и он н о м со сто ян и и , есть р езультат ур авн о веш ен н о го д ей стви я си л гр ави тац и о н н ого п р и тяж ен и я и гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я: стати ч еско е со сто ян и е В селен н о й есть след стви е р авн од ей ствую щ и х си л п р и тяж ен и я и о тталки ван и я. И ко гд а н аш а В селен н ая о казалась н е стац и о н ар н ой , а р асш и р яю щ ей ся в п ро стр ан стве и во вр ем ен и , в р езультате р аб о т со ветско го ф и зи ка А . А . Ф р и д м ан а, то А . Э й н ш тей н п р и зн ал, ч то Λ ч лен б ы л сам о й б о льш о й его ош и б ко й . П оэто м у п о ч ти 20 лет Λ -член н ах о д и лся у сп ец и али сто в — ф и зи ко в-тео р ети ко в и косм о ло го в — в заб ы ти и . Т о лько с устан о влен и ем и о ткр ы ти ем ф акта уско рен и я р асш и рен и я н аш ей В селен н о й уч ен ы е всп о м н и ли о Λ -ч лен е А . Э й н ш тей н а: н о вая ф о рм а м атер и и как м атер и я, являю щ аяся ф и зи ч еско й п ри ч и н о й ускор ен н о го р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й , м о ж ет б ы ть ад екватн о о п и сан а в ф о р м е м атем ати чески х ур авн ен и й Λ ч лен а А . Э й н ш тей н а. И звестн ы й астро ф и зи к -ко см о ло г А . С тар об и н ски й о тм еч ает, что в связи с Λ ч лен о м , т. е. с о ткр ы ти ем н о во го со рта м атер и и , ко то р ы й д о м и н и р ует н ад всем и и звестн ы м и н ам ф ор м ам и м атер и и , о ткры вается во зм о ж н о сть п о -и н о м у п о д о й ти к п р о б лем е б уд ущ его н аш ей В селен н о й . П р и это м А . С тар об и н ски й сч и тает, ч то увер ен н ы й п ро гн о з б уд ущ его В селен н о й во зм о ж ен только н а ко н еч н о м и н тер вале вр ем ен и : п р ед сказан и я о б уд ущ ем н аш ей В селен н о й н а б еско н еч н о д алеко е вр ем я — и ллю зи я. П о ка н е все ясн о д о кон ц а с Λ -ч лен о м как ко см о ло ги ч еско й п о сто ян н о й , служ ащ ей ф и зи ч еско й п р и ч и н о й ускор ен и я р асш и р ен и я В селен н о й . В о зм о ж н ы тр и вар и ан та Λ -ч лен а: 1. Λ -ч лен о стается п о сто ян н ы м , т. е. н еи зм ен н ы м н а п ротяж ен и и всего р асш и р ен и я В селен н о й . В этом случ ае В селен н ая р асш и ряется всегд а, п ло тн о сть м атер и и во В селен н о й п о сто ян н о б уд ет ум ен ьш аться и стр ем и ться к н улю , а кр и ви зн а п р о стр ан ства б уд ет д е си ттеро вско й , т. е. н улево й . В р езультате это го н аш а В селен н ая б уд ет хо ло д н о й и п усто й . 2. О д н ако о ч ен ь тр уд н о п р ед стави ть, ч то Λ -ч лен б уд ет п о стоян н ы м н а п р о тяж ен и и всего р асш и рен и я н аш ей В селен н о й : он м о ж ет и зм ен и ться во вр ем ен и , и то гд а н аш а В селен н ая п р ед стан ет д р уго й . 3. А . С таро б и н ски й н е и склю ч ает во зм о ж н о сть ко ллап са н аш ей В селен н о й в ц елом , если п ло тн о сть о б ы ч н о й «ви д и м о й » м атер и и , тем н о й «н еви д и м о й » м атер и и п лю с м атер и и Λ -ч лен а б уд ет б ольш е кр и ти ч еско й п ло тн о сти м атер и и во В селен н о й : о б н ар уж ен и е н о во го сор та м атер и и Λ -ч лен а как м атер и и , д ом и н и р ую щ ей н ад всем и и звестн ы м и ф о рм ам и б ар и о н н ой и н еб ар и он н о й тем н о й м атер и и и являю щ ей ся ф и зи ч еско й п р и ч и н о й уско р ен и я р асш и р ен и я В селен н о й , м о ж ет служ и ть о сн о ван и ем д ля коллап са В селен н о й , если В селен н ая зам кн ута и кр и ви зн а ее р авн а 1 (т. е. о н а является п о ло ж и тельн о й ). Т о гд а м ы м о ж ем о ж и д ать, что ч ерез 3 0 м и лли ард ов лет уско р ен н о е р асш и р ен и е В селен н о й о стан ови тся, а затем н ач н ет сж и м аться и в ко н ц е ко н ц о в В селен н ая п р и д ет к сво ем у п ро ш лом у: В селен н ая н аш а катастр о ф и ч ески ко ллап си р ует и п р евр ати тся в си н гуляр н о сть как б еско н еч н о сть п ло тн о сти м атер и и и и скри влен н о го (т. е. ком п акти ф и ц и р о ван н о го) п р о стр ан ства-вр ем ен и . К о ллап с — и зо тро п н ы й п р о ц есс, а р еко ллап с — ан и зо тро п н ы й : ко ллап с — п р о ц есс п р евр ащ ен и я всего в о д н о, а р еко ллап с — п р о ц есс п р евр ащ ен и я од н о го во м н о го е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
353
353
М о ж н о то лько п р ед п о ло ж и ть, ч то в ультр ам и кро скоп и ч еско й о б ласти эф ф ект гр ави тац и о н н о го ко ллап са м о г б ы ть зн ач и тельн ы м : о н п ро является п р ен еб р еж и м о м ало в м и р е элем ен тар н ы х ч асти ц — 10-40. О д н ако н а п лан ко вском м асш таб е м ассы т рl = 1019Г эВ и соо тветствен н о д ли н ы lр l = 10-33см и вр ем ен и tρ1 = 10-40 с эф ф ект гр ави тац и о н н о го сж ати я м о г б ы ть зн ач и тельн ы м и м о г о казать сво е вли ян и е н а ко ллап си р ован и е б ар и о н и ч еско й м атер и и в кач естве ф ун д ам ен таль н ы х и элем ен тар н ы х ч асти ц . О б р азован и е и устан о влен и е во В селен н о й аси м м етр и и м еж д у вещ ество м и и злуч ен и ем , ч асти ц ам и и ан ти ч асти ц ам и и м ели и и м ею т ф ун д ам ен тальн о е зн ач ен и е д ля сам о сох ран ен и я м атери и как ко ллап си р о ван н о й м атер и и и д ля сам оор ган и зац и и м атер и и как ан ти ко ллап си р ую щ ей м атер и и : ко ллап си р о ван н ая в вещ естве м атер и я д о лж н а р еко ллап си р о вать, ч то б ы о сущ естви лся ан ти ко ллап с как сам оор ган и зац и я м атер и и . Е сли б ы вещ ество н е о тд ели ло сь о т и злуч ен и я в сам ую р ан н ю ю эп о х у п о сле Б о льш о го взр ы ва, то н ево зм о ж н о б ы ло о сущ ествлен и е н и ко ллап си р о ван и я, н и ан ти ко ллап си р ован и я: в вещ естве м атери я (т. е. экви вален тн о сть м ассы и эн ерги и ) ко ллап си р ует, т. е. о н а сам о сох р ан яется. В о всех п р о ц ессах си л взаи м од ей стви й п р о и сх од и т реко ллап си р ован и е ко ллап си р о ван н о й м атер и и : ан ти ко ллап си р ован и е как сам оо р ган и зац и я м атери и есть и сп о л ьзо ван и е это й р еко ллап си ро ван н о й м атер и и д ля сам о р азви ти я и сам о усо вер ш ен ствован и я в п ро ц ессе п ер ехо д а о т п р о сто го к сло ж н о м у, от сло ж н о го к суп ер сло ж н ом у (ж и зн ь, б и осф ер а, н оо сф ер а и т. д .). С ам ор азви ти е м атер и и о т п р о сто го к слож н о м у и суп ер сло ж н о м у — д и алекти ка взаи м о д ей стви я всей тр и ад ы — ко ллап си ро ван и е, р еко ллап си р ован и е и ан ти ко ллап си р ован и е м атер и и : все ли ки м атер и и и счезаю т и п о являю тся н о вы е ее ли ки , в то м чи сле все ли ки н аш ей В селен н о й и сам о й В селен н о й . О д н ако м атери я сам о сох р ан яется д аж е в ко ллап си р ован н о й си н гуляр н о сти как точ ке б еско н ечн о й п ло тн о сти м атер и и и и скри влен н о сти п р о стр ан ства-вр ем ен и : все м о ж ет и сч езн уть в р езультате коллап са, в то м ч и сле и вся В селен н ая, н е го во ря о звезд ах , галакти ках , и х ско п лен и ях и д аж е сверх ско п лен и ях , н о аб со лю тн ы м о стан ется тр и ад а м атери и , п р о стр ан ства и вр ем ен и . В ко ллап си р о ван н о й си н гуляр н о сти как то ч ке б еско н еч н о сти эта тр и ад а б уд ет сох ран яться: м атер и я п р евр ати тся в б еско н еч н ую п ло тн о сть, п р о стр ан ство-вр ем я п о тер яет сво й р еальн ы й статус, п р еврати вш и сь в б еско н еч н ую и скр и влен н о сть, «свер н уто сть» и «закр уч ен н о сть»: о н о (т. е. п р о стр ан ство -вр ем я) стан ет ко м п акти ф и ц и р о ван н ы м , т. е. «н еви д и м ы м ». О д н ако д аж е ко ллап си р ован н ая си н гуляр н о сть тр и ад ы м атер и и и п р о стр ан ствавр ем ен и п о д чи н яется вр ем ен и р еко ллап си р о ван и я: р еко ллап си р ован и е м о ж ет б ы ть б и ф ур кац и ей , ко тор ая катастро ф и ч ески р азр уш ает эту то ч ку си н гуляр н о сти д ля ан ти ко ллап си р ован и я. В ан ти ко ллап се как сам оо р ган и зац и и м атер и и эта тр и ад а м атер и и и п ро стр ан ства-врем ен и сн о ва «вы п р ям ляется», б уд ет р асш и р яться со всем и ли кам и м н о гоц вети я и м н о го кр асо ч н о сти , твор я сн ова и со зи д ая н о вую В селен н у ю в ещ е б о лее о слеп и тельн о й яр ко сти и п али тр е р ад уги : веч н о сть м атери и заклю ч ается в веч н ом твор ен и и и со зи д ан и и все н о вы х и н о вы х В селен н ы х , и так б ез ко н ц а. В этом ф и ло со ф ски й см ы сл тр и ад ы м атери и , п р о стр ан ства и вр ем ен и : все сущ ее вр ем ен н о , и то лько м атер и я вн евр ем ен н а, х о тя о н а всегд а ж и вет и б уд ет «ж и ть» во вр ем ен и . Т о лько о д н а м атер и я н еп од властн а вр ем ен и : во вр ем ен и все ро ж д ается и все и сч езает в н ем . И то лько о д н а м атери я н и ко гд а н е и сч езн ет: ли ки ее и сч езн у т и п о я-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
354
354
вятся н овы е ли ки у н ее, а сам а о н а веч н о о стан ется той ж е сам о й : ко ллап с, р еко ллап с и ан ти ко ллап с — это слуги м атер и и . О н и вы п о лн яю т «ж елан и я» м атер и и : сам о е ее б о льш о е «ж елан и е» — в сам о со хр ан ен и и , сам оо р ган и зац и и и сам ор азви ти и о т п р о сто го к сло ж н ом у и от сло ж н о го к суп ер сло ж н о м у. Е сли и сч езн ет п ро стр ан ство -вр ем я, то и сч езн ет и м атер и я: м атер и я н еун и ч то ж и м а и н еу н и ч то ж и м ы п р о стран ство и вр ем я. К о гд а м ы п и ш ем , ч то в то ч ке си н гуляр н о сти п р о стр ан ство и вр ем я теряю т сво й р еальн ы й статус, то это п о ло ж ен и е тр еб ует ф и лосо ф ско го о б ъ ясн ен и я. В о-п ер в ы х, тео р и я К алуц ы — К лей н а утвер ж д ает, что и сти н н о е п р о стр ан ство как тако во е м н о го м ер н о , а н е тр ехм ер н о . В о зм о ж н о , что в си н гуляр н о сти Б о льш ого взр ы ва и сти н н о е п ро стр ан ство как тако во е б ы ло м н о го м ер н ы м (н ап р и м ер , он о о б лад ало д евятью и ли д есятью п р о стран ствен н ы м и и зм ерен и ям и ). В р езультате Б о льш о го взр ы ва тр и и з д евяти (и ли и з д есяти ) п р о стр ан ствен н ы х и зм ер ен и й р еали зовали сь в р о ж д ен и и н аш ей В селен н о й как р еальн о е тр ех м ерн о е п р отяж ен н о е класси ч еско е п р о стр ан ство , а о стальн ы е ш есть (и ли сем ь) п р о стр ан ствен н ы х и зм ер ен и й о стали сь скр ы ты м и , свер н уты м и , ко м п акти ф и ц и р о ван н ы м и н а п лан ко вском м асш таб е д ли н ы lр l =10-33 см . С лед ует ещ е р аз п о д ч ер кн уть, ч то тр ехм ер н о е п р отяж ен н о е п ро стр ан ство как р еальн о е в н аш ей В селен н о й и м еет н е то лько сущ ествен н о е зн ач ен и е д ля всего сущ его б ы ти я м атер и и в н ей , н о и является ф ун д ам ен тальн о й о со б ен н остью сущ ество ван и я всех вещ ей , явлен и й и п ро ц ессо в в н аш ей В селен н о й : все б ез и склю ч ен и я м и кро ско п и ч ески е, м елко ско п и ч ески е и м акро ко см и ч ески е ч асти ц ы , си стем ы и об ъ екты тр ех м ер н ы . И х б ы ти е тр ехм ер н о е: тр ех м ер н о сть и х н е есть вн еш н и й ф о н и х сущ его б ы ти я, а является сущ н о стн о й и х п р и ро д о й , о п р ед ел яю щ ей и х б ы ти е. В о-в тор ы х, н а кван то вом ур о вн е ультр ам и кр о ско п и ч ески х ф луктуац и й и п лан ко вско й д ли н ы 10 -33 см (и ли вб ли зи ее) ф и ло со ф и я части ц см ен яется ф и ло со ф и ей суп ер стр ун : о б н ар уж и вается, ч то сам о п р о стр ан ствен н о е б ы ти е эти х суп ер стр ун является м н о го м ер н ы м , п ри этом м н ого м ер н ы е п ро стр ан ствен н ы е и зм ер ен и я являю тся скры ты м и , сверн уты м и и ко м п акти ф и ц и р ован н ы м и п р и п лан ко вском м асш таб е д ли н ы 1 0 -33см . П о этом у н а ур о вн е ультр ам и кр о ско п и ч ески х ф луктуац и й и п лан ко вско й д ли н ы 10 -33см кван то вы е эф ф екты н астолько ч уд о ви щ н о катастро ф и ч н ы , ч то н е м огут сущ ествовать н и ч асти ц ы , н и и х п р о стр ан ствен н ая тр ех м ер н о сть: р азм ер , д ли н а, о б ъ ем , рад и ус, д и ам етр и д р уги е гео м етр и ч ески е сво й ства тр ехм ер н о го п ро тяж ен н о го п ростр ан ства теряю т сво й р еальн ы й ф и зи ч ески й см ы сл. В -тр еть и х, в то ч ке си н гуляр н о сти Б о льш о го взр ы ва теряю т свой р еальн ы й см ы сл все гео м етр и ч ески е сво й ства тр ехм ер н о го п ро тяж ен н о го п ростр ан ства: в н ей м о гут сущ ество вать только и только скр ы ты е, свер н уты е, закр уч ен н ы е п р о стр ан ствен н ы е и зм ер ен и я в ко м п акти ф и ц и р о ван н о м (т. е. н еви д и м ом ) со сто ян и и . П оэто м у н аш а ф и ло со ф и я п р о стр ан ства является н е ф и ло со ф и ей тр ех м ер н о го п р о стр ан ства, а ф и ло со ф и ей м н ого м ер н о го п р о стр ан ства: н а ур о вн е ультр ам и кро ско п и ч ески х ф луктуац и й и п лан ко вско й д ли н ы 1 0 -33 см п р о стр ан ствен н о м у б ы ти ю суп ер стр ун со о тветствует ад екватн о м н о гом ерн о е п р о стр ан ство теор и и К алуц ы — К лей н а. В -ч етв ер ты х, сущ ество ван и е суп ер стр ун связан о с м н о го м ер н о стью п р о стр ан ства, его вы сш и м и р азм ер н остям и : эти м и вы сш и м и р азм ер н о стям и п р о стр ан ствен -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
355
355
н ы х и зм ер ен и й н а ур овн е ультр ам и кр о ско п и ч ески х ф луктуац и й являю тся ко м п акти ф и ц и р о ван н ы е, свер н уты е, скр ы ты е п ро стр ан ства, н а ко торы е н ам аты ваю тся стр ун ы . В -п я ты х, в соо тветстви и с тео р и ей К алуц ы — К лей н а о м н о го м ер н о сти п р о стр ан ства д о лж н а б ы ть сф о р м ули ро ван а со вр ем ен н ая ф и ло соф ск ая ко н ц еп ц и я м н о гом ер н о го п р о стр ан ства: со вр ем ен н ая ф и ло со ф и я п р о стр ан ства есть ф и ло со ф и я м н о гом ер н о сти п р о стр ан ства. П оэто м у м о ж н о в ф и ло соф ско й п ер сп екти ве п р ед п оло ж и ть, ч то с ко ллап со м н аш ей В селен н о й в н о вую си н гуляр н о сть и сч езн ет ее тр ех м ер н о е п р о стр а н ство, н о н е п р о стр ан ство как м н о гом ер н о е: эта м н о го м ер н о сть п р о стр ан ствен н ы х и зм ер ен и й м о ж ет б ы ть реали зо ван а в р езультате н ово го Б о льш о го взр ы ва в м ульти -вселен н ы х , со ставляю щ и х М ега-В селен н ую . И м ен н о п оэто м у в ф и ло со ф ском р акур се б олее ад екватн о й является х ао ти ч еская ко см о ло ги я А н д рея Л и н д е о М ега-В селен н о й , со сто ящ ей и з б еско н еч н о го м н о ж ества м ульти -вселен н ы х , о д н и и з ко тор ы х р о ж д аю тся в р езультате н ово го Б о льш о го взр ы ва, а д руги е б уд ут стар еть и ум и р ать. Х аоти ч еская ко см о ло ги я А н д р ея Л и н д е м о ж ет стать н аи б о лее ад екватн о й д ля ф и ло со ф и и сам о сох р ан ен и я тр и ад ы м атери и и п р о стр ан ства-вр ем ен и . Ж и зн ь — это стр уктур н о е о б р азован и е, ко то ро е х ар актер и зуется след ую щ и м и стр уктур н ы м и о со б ен н о стям и : 1. П ар н о -сп и р альн ая стр уктур а: сп и р альн о сть стр уктур ы ж и зн и — н аи б о лее эн ер гети ч ески вы го д н о е состо ян и е м атери и во об щ е. Т ак, н ап р и м ер , 7 0 % галакти к в н аб лю д аем ой н ам и кр уп н о м асш таб н о й стр уктур е В селен н о й — сп и р альн ы е. 2. Ж и зн ь — ко н ф и гур ац и он н ая стр уктур а тр ехм ерн о го п р о стран ства н аш ей В селен н о й : тр ехм ер н о сть п р о стр ан ства — ф ун д ам ен тальн ая структур а ж и зн и (о д н ако , как м ы уж е п и сал и , п р о стр ан ство во о б щ е в ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и н е сво д и тся к тр ех м ер н о сти : о н о в ф и ло со ф ско м п о н и м ан и и м н о го м ер н о в си н гуляр н о сти д о Б о льш о го взр ы ва, п ри и зм ер ен и и ко то ро го р еали зо вало сь как класси ч еско е тр ехм ер н ое п ро тяж ен н о е п ро стран ство н аш ей р еальн ой р еко ллап си р ую щ ей В селен н о й ). 3. Ж и зн ь — сло ж н о ко н ф орм ац и о н н ая стр уктур а, со сто ящ ая и з четы р ех сло ев ф о рм ац и й — п ер ви ч н ая ф ор м ац и я, втор и ч н ая, тр ети ч н ая и ч етверти чн ая стр уктур а: ж и зн ь сам ы й д р аго ц ен н ы й ее « б р и лли ан т» — Д Н К — п р яч ет в сам ом глуб о ко м слое и н ад еж н о й ф о рм ац и и — п ер ви ч н ом ее тай н и ке. 4. Ж и зн ь — это ко гер ен тн ая стр уктур а как ор ган и ч еско е ед и н ство ее ц ело стн о сти и ч астей : м еж д у о р ган и зм ом как ц елы м и его ч астям и д о лж н а сущ ество вать си н х ро н н о сть и х взаи м о д ей стви й . 5. Ж и зн ь — это стр уктур а тем п ор альн ая, п о д ч и н ен н ая зако н ам п ер и о д и ч н о сти , р и тм и ч н о сти и ц и кли ч н о сти вр ем ен н о го и н тер вала: ж и зн ь — это аси м м етр и ч н ая тем п ор альн о сть как н еоб р ати м о сть. Э ти м и ж е стр уктур н ы м и о соб ен н о стям и в сам о м о б щ ем ви д е х арактер и зуется кр уп н о м асш таб н ая стр уктур а В селен н о й и ее со ставн ы е ко см и чески е ко м п о н ен ты — галакти ки , ско п лен и я галакти к и сверх ско п лен и я: все о н и так и ли и н ач е о б лад аю т сп и р альн о й стр уктуро й , ко н ф ор м ац и он н о й и ко н ф и гур ац и о н н о й стр уктурн ы м и о соб ен н о стям и , а такж е о н и ко гер ен тн ы и тем п о р альн ы . П р и всех б и ф ур кац и о н н ы х катастро ф ах , тур б улен тн ы х и х ао ти ч ески х п ро ц ессах , ко ллап се и р еко ллап се, си м м етр и и и С Н С и т. д .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
356
356
п о стоян н о п р о и сх од и т сам о во сстан о влен и е и сам о восп р о и звед ен и е эти х стр уктур н ы х о соб ен н о стей . З н ач и т, вещ и (т. е. галакти ки , звезд ы , ско п лен и я галакти к и сверх ско п лен и я) и сч езаю т и ун и ч то ж аю тся, а и х стр уктур а п о сто ян н о сам ово сп р о и зво д и тся и сам ово сстан авли вается во все н овы х и н о вы х вещ ах : стр уктур а и зм ен ч и вы х и н естаб и льн ы х вещ ей сам о сох р ан яется, п о стоян н о сам ово сп р о и зво д ясь и сам оо б н овляясь. П од стр уктур о й м ы п о н и м аем п р еж д е всего п р и н ц и п ы си м м етр и и сво й ств п р о стр ан ства и вр ем ен и и вы текаю щ и е и з эти х п р и н ц и п о в си м м етр и и ф ун д ам ен тальн ы е зако н ы п р и ро д ы (м ассы и эн ер ги и , и м п ульса и м о м ен та и м п ульса и т. д .). П оэтом у в п ервом р азд еле н аш ей р аб оты п р и вед ен ы сло ва С ти вен а В ай н б ер га: «В аж н ы н е вещ и , а п р и н ц и п ы си м м етр и и ».
Э ти тр и ад ы являю тся тр и ад и й н ы м и катего р и ям и , вы ступ аю щ и м и в кач естве суп ер п р и н ц и п о в, суп ер закон о в и суп ер катего р и й , п р и м ен и м ы м и д ля все х во зм о ж н ы х м ульти -вселен н ы х .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
357
357
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
358
358
и т. д . В се эти (и д р уги е) тр и ад ы м о гут служ и ть о сн о вой д ля р азр аб о тки н о во го катего р и альн о го ап п ар ата совр ем ен н о й ф и лосо ф и и в соо тветстви и с ф ун д ам ен тальн ы м и о ткр ы ти ям и в ф и зи ке ч асти ц , астр о ф и зи ке, ко см о ло ги и и н ели н ей н о й д и н ам и ке и всем и ц ен н о стям и культур ы воо б щ е. О н и д о лж н ы б ы ть суп ер п р и н ц и п ам и , суп ер зако н ам и и суп ер категор и ям и , сп р авед ли вы м и д ля всех во зм о ж н ы х м ульти -вселен н ы х в М ега-В селен н о й : во всем м и ро зд ан и и , т. е. в М егаВ селен н о й , н е о д н а н аш а ед и н ствен н ая В селен н ая, а б еско н ечн о е м н о ж ество во зм о ж н ы х , сущ ествую щ и х и ум и р аю щ и х м ульти -вселен н ы х .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
359
359
Г л ав а 8. В сел ен н ая к ак еди н ств о в ещ еств ен н ой и к осм и ч еск и в ак уум н ой сф ер §1. К осм и ч еск и й в ак уум к ак ан ти тя готен и е М ы уж е о тм ети ли , ч то си н гуляр н о сть в со вр ем ен н о й ко см о ло ги и стала ц ен тр альн ы м п о н яти ем в и сслед о ван и и эво лю ц и и В селен н о й , ее р о ж д ен и я и д альн ей ш ей ее суд ьб ы . П оэто м у д ля ф и ло со ф и и м и ро п о н и м ан и я В селен н о й си н гу ляр н ость является о сн о во й и клю ч ево й катего р и ей : си н гуляр н о сть, то чн о так ж е, как и си м м етри я, аси м м етр и я и сп о н тан н о е н ар уш ен и е си м м етр и и , ко ллап с, р еко ллап с и ан ти ко ллап с, б и ф ур кац и я, случ ай н о сть, аттр актор , тур б улен тн о сть, х ао с и п о ряд о к и т. д ., д о лж н а стать о д н о й и з ф ун д ам ен тальн ы х категор и й н о во го ап п ар ата н е то лько естествен н о н ауч н о го м ы ш лен и я, н о и ф и ло со ф ско го м и ро п о н и м ан и я и м и р оо сво ен и я. Б ез п о н яти я си н гуляр н о сти и всех вы ш еп ер ечи слен н ы х и д р уги х катего ри й со вр ем ен н о го естествен н о -н ауч н о го сп о со б а и м ето д оло ги и м ы ш лен и я со верш ен н о н евозм ож н о ф и ло со ф ско е (а такж е м и р ово ззр ен ч еско е) п о н и м ан и е п р о б лем В селен н о й , ее н ач ала всех н ач ал, Б о льш о го взр ы ва, и н ф ляц и он н о й ее стад и и , эво лю ц и и и д альн ей ш ей (а м о ж ет б ы ть, ко н еч н о й ) суд ьб ы : си н гуляр н о сть — альф а и о м ега ф и ло соф и и В селен н о й . П оэто м у я сво ю ф и ло со ф и ю В селен н о й н азы ваю си н гуляр н о й ф и ло со ф и ей В селен н о й . С и н гуляр н о сть — ц ен тр альн ая, о севая, стерж н евая и клю ч евая катего ри я, во кр уг ко торо й н ан и зы ваю тся (как б уси н ки ) все н ам и вы ш е п ер еч и слен н ы е катего р и и (си м м етр и я, ко ллап с, х ао с, случ ай н о сть и т. д .). М ы уж е о тм ети ли , ч то со вр ем ен н ая ко см о ло ги я (астро ф и зи ка ч ер н ы х д ы р , н ей тр о н н ы х звезд , б елы х кар ли ков, квазаро в, акти вн ы х яд ер галакти к и т. д .) х ар актер и зуется п р еж д е всего вы р аб о тко й категор и и си н гуляр н о сти : си н гуляр н о сть — главн о е д ости ж ен и е ц ел и и зад ач и и сслед о ван и я чер н ы х д ы р (а такж е квазаро в, п ульсар о в и т. д .). Е щ е р аз о соб о п о д ч ер кн ем , ч то во всех случ аях в и зуч ен и и и и сслед о ван и и всех ти п о в ч ер н ы х д ы р сам о е главн о е д о сти ж ен и е закл ю ч ается в ф о рм и ро ван и и и ко н сти туи ро ван и и си н гуляр н о сти как клю ч ево й и осево й категор и и со вр ем ен н о й ко см о ло ги и и ф и ло со ф и и В селен н о й . П оч ем у? П о том у ч то все н ам и вы ш еп ер еч и слен н ы е (си м м етр и я, ко ллап с и т. д .) и д р уги е катего р и и служ ат и п о д ч и н ен ы и м ен н о категор и и си н гуляр н о сти : си н гуляр н о сть является всео б щ и м и ф ун д ам ен тальн ы м п о н яти ем со вр ем ен н о го ф и ло со ф ско го п о н и м ан и я В селен н о й , ее н ач ала р о ж д ен и я в р езультате Б о льш о го взры ва, и н ф ляц и о н н о й стад и и ее р азви ти я, ее эволю ц и и и суд ьб ы : си н гуляр н о сть есть н ач ало и ко н ец эво лю ц и и н аш ей В селен н о й , если о б н ар уж и тся, что д ля п ло тн о сти м ассы В селен н о й б уд ет п р ео б лад аты ср и ти ч еское зн ач ен и е 10 -29 г/см 3. П оэто м у п р об лем а п лотн о сти м атер и и в со вр ем ен н о й ко см о логи и , ф и зи ке ч асти ц и астро ф и зи ке вы ступ ает как п ер востеп ен н ая п р об лем н ая зад ач а, н ад р азр еш ен и ем ко то ро й вед утся и сслед ован и я во м н о ги х лаб о р атор и ях м и р а.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
360
360
К ак сч и таю т сей ч ас уч ен ы е, реальн ая п ло тн о сть вещ ества д аж е с уч етом «тем н о й », «н еви д и м о й » м атер и и м ен ьш е кр и ти ч еско го зн ач ен и я (ρ = 10-29 г/см 3). О д н ако п р и эксп ер и м ен тальн о м о б н ар уж ен и и м ассы у н ей тр и н о (ν e, ν μ и τ-леп то н ) вы б ор д и н ам и ки р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й и ее гео м етр и и п ростр ан ства б уд ет сд елан о д н о зн ач н о в п о льзу закр ы то го (т. е. зам кн утого ) м и р а В селен н о й : В селен н ая сам а себ я зам ы кает. И м ен н о п о этом у так сущ ествен н а ф и ло соф ская зн ач и м о сть катего р и и си н гуляр н о сти : о н а п р ед ставляет со б о й в зам кн утом м и р е В селен н о й н ач ало Б о льш о го взр ы ва и ко н ец Б о льш о го кр ах а. (М ы п о ка н е уч и ты ваем ко см и ч ески й вакуум с его ан ти гр ави тац и ей .) Н ач альн ая си н гуляр н о сть — ро ж д ен и е В селен н о й в р езультате Б о льш о го взр ы ва, а ко н еч н ая си н гуляр н о сть — ги б ель В селен н о й в р езультате Б о льш о го крах а: Б о льш о й взр ы в — р еко ллап с, а Б о льш о й кр ах — ко ллап с. Д и н ам и ка эво лю ц и о н и зи рую щ ей В селен н о й , в зави си м о сти от р еальн о й п ло тн о сти вещ ества во В селен н о й п о о тн ош ен и ю к кр и ти ч еском у ее зн ач ен и ю , м о ж ет б ы ть ли б о б еско н ечн ы м р асш и р ен и ем в б уд ущ ем , ли б о закон ч и тся сж ати ем и ко ллап со м , п р евр ащ аю щ и м всю н аш у В селен н ую сн о ва в ко н ечн ую си н гуляр н о сть: п ар ад о ксальн о сть заклю ч ается в то м , ч то и з н ач альн о й си н гуляр н о сти р о ж д ается н аш а В селен н ая в р езультате Б о льш о го взр ы ва и ко н еч н ая ее суд ьб а закан ч и вается Б о льш и м крах ом как всеко см о ло ги чески м ко ллап со м , п р евращ аю щ и м всю В селен н ую сн о ва в ко н еч н ую си н гуляр н ость. В о -п ер вы х , В селен н ая р о ж д ается и з н ач альн о й си н гуляр н о сти как то ч ки б еско н еч н о й п ло тн о сти м атер и и и б еско н еч н о го и скр и влен н о го п ро стр а н ствавр ем ен и : В селен н ая ро ж д ается и з си н гуляр н ости . В о -втор ы х , в р езультате Б о льш о го взр ы ва ро ж д ен н ая В селен н ая расш и ряется: р асш и р ен и е В селен н о й — ген ези с ф ун д ам ен тальн ы х части ц и ан ти ч асти ц , то тальн ая вселен ская и х ан н и ги ляц и я, в п ро ц ессе ко торо й все ан ти вещ ество «сго р ело » и о стали сь то лько «и зб ы точ н ы е» ф ун д ам ен тальн ы е квар ки , ко тор ы е в р езультате ко н вер си и о б р азо вали б ари о н ы (п р еж д е всего н укло н ы , п ро то н ы и н ей тр о н ы ): п о след ую щ ее
Р и с. 3.4
р асш и р ен и е В селен н о й связан о с о сущ ествлен и ем н уклео си н теза, а ч ер ез м и лли о н ы лет п о сле Б о льш о го взр ы ва о сущ ествляется р еко м б и н ац и я как п р о ц есс о б р азован и я н ей тр альн ы х ато м о в и з легки х яд ер и электро н о в — во д о ро д а 75 % и гели я 2 5 % (ри с. 3.4). Т аки м о б р азо м , р асш и р ен и е В селен н о й — об р азо ван и е п р еж д е всего ф ун д ам ен тальн ы х п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н ы х м и кр о ско п и ч ески х стр уктур — ч асти ц , легки х яд ер и ато м о в, и з котор ы х стр оятся х и м и ч ески е элем ен ты , б ез ко то р ы х н ево зм о ж н о об р азо ван и е кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , со сто ящ ей и з звезд , галакти к, ско п лен и й галакти к и сверх ско п лен и й , являю щ и х ся стр уктур н ы м и ко м п о н ен там и кр уп н ом асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , в состав ко то ро й вхо д ят 10 11 галакти к, каж д ая и з ко тор ы х сод ер ж и т 1 00 м и лли ар д о в звезд , как н аш е С о лн ц е.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
361
361
И так, р асш и рен и е В селен н о й п рох о д и т усло вн о тр и кр уп н ы х этап а о б р азо ван и я ее вещ ествен н о й сф ер ы : 1) этап ген ези са ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц , н уклео си н теза и р еком б и н ац и и . С ам ы м важ н ы м о б сто ятельством н а этом этап е является «ги б ель ан ти вещ ества» и аб со лю тн о е д ом и н и ро ван и е вещ ества во В селен н о й : В селен н ая н аш а есть вещ ествен н ая б ез ан ти вещ ества; 2) этап р асп ро стр ан ен н о сти во В селен н о й во д ор о д а и гели я, б ез уч асти я ко то р ы х со вер ш ен н о н ем ы сли м о о б р азо ван и е н е то лько звезд , н о и во о б щ е кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й ; 3) этап об р азован и я и сущ ество ван и я кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й . Н ам п р ед ставляется б о лее ад екватн ы м р еальн ом у р асш и р ен и ю В селен н о й и ген ети ч ески п р ави льн ы м д елен и е эво лю ц и и В селен н о й н а тр и кр уп н ы х п ер и о д а: 1) н ач ало м п ерво го ген еалоги ч еско го п ер и о д а является си н гуляр н о сть, котор ая катастро ф и ч ески взр ы вается Б о льш и м взр ы вом . Затем вслед за о б р азован и ем класси ч еско го п р о стр ан ства-вр ем ен и п р о и сх о д и т в н еско лько секун д и н ф ляц и о н н ая стад и я В селен н о й ; 2) п о сле Б о льш ого взр ы ва в п ер вы е ж е секун д ы в со о тветстви и с зако н о м зар яд о во го со п ряж ен и я о б р азо вал ось р авн о е ч и сло ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н о в и ан ти ф ер м и о н о в. О д н ако в то тальн о й вселен ско й ан н и ги ляц и и п р о и зош ло «сам о ун и ч тож ен и е» эти х ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н о в и ан ти ф ерм и о н ов, т. е. в этом «ко см и ч еско м ко тле» ан н и ги ляц и и «сго р ели » о д и н ако во м и лли ар д ф ер м и о н ов (п лю с 1 ф ер м и о н ) и м и лли ар д ан ти ф ерм и о н о в. И з это го п лю с од н о го ф ер м и о н а о б р азо вали сь «и зб ы то ч н ы е» квар ки , ко то р ы е в п р о ц ессе ко н вер си и б ы ли зах вач ен ы п р о то н ам и и н ей тр о н ам и : о б р азо вали сь о д н и п р о то н ы б ез ан ти п р о то н ов и н ей тро н ы б ез ан ти н ей трон о в; 3) тр ети й п ер и од н ач и н ается ч ер ез м и лли о н лет с реко м б и н ац и ей атом ов и з со ед и н ен и я легки х яд ер и электро н ов: с ато м а н ач и н ается н астоящ ая, п о д ли н н ая эп ох а вещ ества б ез ан ти вещ ества. Т ак, об р азо валась ад ро н н ая аси м м етр и я и з квар ко вой аси м м етр и и : сн ач ала в ко см и ч еском «ко тле» ан н и ги ляц и и « сго р ели » все квар ки и ан ти квар ки , кр ом е «и зб ы то ч н ы х» квар ко в, и з ко то р ы х б ы ли о б р азо ван ы н укло н ы (б ар и о н ы ) б ез ан ти н укло н о в (б ез ан ти б ари о н о в). Т о ч н о такая ж е си туац и я п р о и зош ла с леп то н ам и : о б р азовалась леп то н н ая аси м м етр и я б ез ан ти леп то н о в. Т аки м о б р азом , р езультатом ан н и ги ляц и о н н о го п ро ц есса в ко см и ч еско м «ко тле» яви ло сь о б р азо ван и е: 1) квар ко во й аси м м етр и и б ез ан ти квар ко в; 2) леп то н н о й аси м м етр и и б ез ан ти леп то н о в; 3) б ар и о н н о й аси м м етр и и б ез ан ти б ар и о н о в. П оэто м у и м ен н о в п ро ц ессе р еко м б и н ац и и п р о и схо д и т ато м ар н ая аси м м етр и я б ез ан ти ато м о в: и з ато м о в б ез ан ти ато м о в об р азую тся м о лекулы б ез ан ти м о лекул, а и з м о лекул (б ез ан ти м о лекул) — х и м и ч ески е элем ен ты б ез ан ти элем ен то в. О д н и м словом , во В селен н о й п о ка н е н аб лю д ается сущ ество ван и е ан ти звезд , ан ти галакти к, ан ти ско п лен и й галакти к, ан ти сверх скоп лен и й . И н ы м и сло вам и , м ы н е н аб лю д аем н али ч и е ан ти м и р ов, и х н е сущ ествует и н е м о ж ет сущ ество вать в н аш ем м и ро зд а-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
362
362
н и и В селен н о й , и б о ан ти м атер и я вся «сго рела» в то тальн ом ко см и ч еско м ан н и ги ляц и о н н о м «ко тле» в сам ую р ан н ю ю эп ох у п ер вы х тр ех м и н ут ро ж д ен и я н аш ей В селен н о й . Т аки м о б р азом , си м м етр и я м еж д у м атери ей и ан ти м атер и ей б ы ла н ар уш ен а в сам ую р ан н ю ю эп о х у ро ж д ен и я н аш ей В селен н о й п о сле Б ольш о го взр ы ва и и н ф ляц и о н н о й В селен н о й : н аш а В селен н ая как вещ ествен н ая — аси м м етри ч н ая В селен н ая б ез ан ти м и ро в звезд н ы х , галакти ч ески х и м етагалакти ч ески х . И ж и зн ь в ц ело м как со сто ящ ая и з вещ ества в о сн о вн ом б ез ан ти ато м о в, ан ти м о лекул, ан ти п р о то н ов, ан ти электро н о в и т. д . — ф ен о м ен вещ ествен н ы й б ез ан ти вещ ества и п о то м у ф ен о м ен аси м м етр и ч н ы й : Д Н К — аси м м етри ч н ая д вусп и р альн ая м о лекуляр н ая стр уктур а б ез ан ти м о лекул, хо тя ро за, как о тм еч ает Р . П ен ро уз, си м м етр и ч н а в сво ем вн еш н ем п р о явлен и и .
А н ти гр ав и тац и я С ам ы м и ф ун д ам ен тальн ы м и о ткр ы ти ям и в со вр ем ен н о й ко см о ло ги и , н а ко то р ы х о н а осн о вы вается, являю тся тр и вы д аю щ и х ся эксп ер и м ен тальн ы х о ткр ы ти я, ко то р ы е б ы ли теор ети ч ески п р ед сказан ы : 1. Э ксп ер и м ен тальн о е о ткр ы ти е Э д ви н ом Х аб б ло м зако н а всео б щ его уд ален и я галакти к д р уг о т д р уга: ч ем д альш е от н ас н ах о д ятся галак ти ки , тем о н и б ы стр ее уд аляю тся. Э то вы д аю щ ееся о ткр ы ти е Э . Х аб б ла о ко н ч ательн о п о д твер д и ло теор ети ч еское п р ед сказан и е А . А . Ф р и д м ан а о н естац и о н ар н ости В селен н о й : ко см о ло ги ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й , п р ед сказан н ое теор ети ч ески Ф р и д м ан ом в 192 2 г., п о д твер ж д ен о эксп ер и м ен тальн ы м и н аб лю д ен и ям и Э .Х аб б ла о всео б щ ем уд ален и и галакти к в 1 929 г., т.е. ч ер ез сем ь лет п о сле ф р и д м ан о вско го п р ед сказан и я и ч ер ез ч еты ре го д а п о сле см ер ти А . А . Ф р и д м ан а. 2. В то р ы м ф ун д ам ен тальн ы м эксп ер и м ен тальн ы м о ткр ы ти ем в со вр ем ен н ой ко см о ло ги и является р ели кто во е и злуч ен и е, о б н ар уж ен н о е д вум я ам ер и кан ски м и уч ен ы м и А р н о П ен зи асом и Р о б ер то м В и лсо н о м в 1 965 г. (Н о б елевски е п р ем и и и м б ы ли вр уч ен ы в 1 97 8 г.) М и кр о во лн ово е ч ер н о тельн о е ф о н ово е и злуч ен и е как электро м агн и тн ы е во лн ы (т. е. ф о то н ы ), и д ущ и е к н ам со всех стор о н и зо тро п н о о т Б о льш о го взры ва как о стато ч н о е явлен и е о т н его , б ы ло теор ети ч ески п р ед сказан о вы д аю щ и м ся ам ер и кан о -со ветски м уч ен ы м Г еор ги ем Г ам о вы м в 4 0 -50-е гг. п р ош ло го века. С лед ует зд есь о тм ети ть, ч то б ез п о стр о ен и я Г . Г ам овы м го ряч ей м о д ели В селен н о й , т. е. Б ольш о го взр ы ва, вряд ли возм о ж н о б ы ло п о н и м ан и е и о созн ан и е м и кр о во лн ово го ф о н о во го и злуч ен и я как р ели ктово го и злуч ен и я го р яч ей В селен н о й Г ам ова?! (Г . Г ам ов так и н е б ы л уд о сто ен Н об елевско й п р ем и и .) 3. Т р етье ф ун д ам ен тальн о е откр ы ти е б ы ло сд елан о д вум я гр уп п ам и ам ер и кан ски х астро н ом ов в 1 998 -1 999 гг.: это ко см и чески й вакуум , ко то р ы й , вер оятн ее всего, и зм ен и т н е то лько н аш е ко см о ло ги ч еско е и астро ф и зи ч еско е п ред ставлен и е о м и р е н аш ей В селен н о й , н о и н аш е ф и ло со ф ско е м и р о п о н и м ан и е о В селен н о й , ее м атер и и , п ро стр ан стве и врем ен и , о б и х эво лю ц и и и стати ч н о сти . К ак и звестн о , А . Э й н ш тей н со зд ал о б щ ую тео р и ю отн о си тельн о сти в 1 9 15 г.; ч ер ез сем ь лет А . А . Ф р и д м ан , р еш ая о б о б щ ен н ы е ур авн ен и я гр ави тац и о н н о го п о ля, н аш ел сво е р еш ен и е о н естац и о н ар н о сти н аш ей В селен н о й , т. е. о ее ко см о ло ги ч еско м р асш и р ен и и : стац и о н ар н ая В селен н ая Э й н ш тей н а стан о ви тся у Ф р и д м ан а н естац и о н ар н о й , т. е. р асш и ряю щ ей ся и эволю ц и о н и зи р ую щ ей .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
363
363
С ам и п о себ е ур авн ен и я грави тац и о н н о го п о ля об щ ей теор и и о тн о си тельн о сти п р ед п о лагаю т во зм о ж н о сть сущ ество ван и я как стати ч еско й В селен н о й , так и н естац и о н ар н о й В селен н о й : А . Э й н ш тей н п о стро и л стати ч ескую В селен н ую , а А . А . Ф р и д м ан — н естац и о н ар н ую В селен н ую . М ы н и ж е эти д ве ко н ц еп ц и и р ассм атр и ваем в ф и ло со ф ско й и н терп р етац и и и п о н и м ан и и : о ткр ы ти е ко см и ч еско го вакуум а как ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и п о казы вает, ч то м и р н аш ей В селен н о й и стати ч ен , и н естац и о н ар ен . Э во лю ц и о н и зи р ую щ ая В селен н ая Ф р и д м ан а— Х аб б ла в о сн о ве сво ей со д ер ж и т в кач естве ф ун д ам ен та ко см и ч еск и й вакуум как стати ч ески й м и р : д и н ам и ка и стати ч н о сть н е взаи м о и склю ч аю т, а взаи м о п р ед п о лагаю т. П ар ад о кс состо и т в том , ч то Э й н ш тей н как со зд атель о б щ ей теор и и о тн о си тельн ости п р и д ерж и вался м од ели стати ч еско й В селен н о й : В селен н ая Э й н ш тей н а стати ч н а. А . А . Ф р и д м ан эту стати ч ескую В селен н ую Э й н ш тей н а п р еврати л в н естац и о н ар н ую В селен н ую как д и н ам и ч ескую и эво лю ц и о н и зи р ую щ ую В селен н ую . В ы д аю щ аяся заслуга А . А . Ф р и д м ан а со сто и т в то м , ч то , во -п ервы х , о н н е то лько н ап о лн яет п устую В селен н ую м атер и альн ы м со д ерж ан и ем , н о и о б о сн о вы вает стр уктур и р ован и е это го м атер и альн о го со д ер ж ан и я в ти п ах гео м етри и п р о стр ан ства вр ем ен и : м атер и альн о е со д ер ж ан и е гео м етр и зи р уется в п р о стр ан ствен н о й стр уктур н о й сам оор ган и зац и и . Т еор и я Ф р и д м ан а н е то лько д и н ам и ка р асш и ряю щ ей ся В селен н о й , н о и о н а (эта В селен н ая) гео м етр и зи р уется в п р о стран ствен н о й стр уктур н о й сам оор ган и зац и и . В селен н ая н е п р о сто д и н ам и ч ески р асш и р яется: сам о это д и н ам и ч еско е р асш и р ен и е — гео м етр и ч еская сам оор ган и зац и я В сел ен н о й . Д и н ам и ка о ф о рм ляется в гео м етри ю , а гео м етр и я о п р ед еляется д и н ам и ко й : гео м етр и и н ет б ез д и н ам и ки и д и н ам и ки н е сущ ествует б ез гео м етр и и . В о б щ еф и ло со ф ском кон тексте тео ри я Ф р и д м ан а — сам оор ган и зац и я ее в д и н ам и ч еско й геом етр и и . В ы д аю щ аяся заслуга Э . Х аб б ла со сто и т н е п росто в эксп ер и м ен тальн ом п о д твер ж д ен и и тео р и и Ф ри д м ан а о д и н ам и ч еском и гео м етр и ческо м р асш и рен и и В селен н о й с устан о влен и ем ф акта н аб лю д аем о го всео б щ его уд ален и я галакти к д р уг о т д р уга. Г лавн о е, что сд елал Х аб б л, заклю ч ается в р аскр ы ти и ко ли ч ествен н о й зако н ом ер н о сти р асш и р ен и я В сел ен н ой : д и н ам и ч еско е р асш и р ен и е п о д ч и н яется то ч н ом у ко ли ч ествен н о м у зако н у Х аб б ла: р асш и ряю щ аяся В селен н ая п о д ч и н ен а то ч н ом у ф и зи ч еско м у зако н у ли н ей н о й зави си м о сти ско ро сти уд ален и я галакти к д р уг о т д р уга о т р ассто ян и я и х о т н ас: чем д альш е галакти ки н ах од ятся о т н ас, тем о н и б ы стр ее разб егаю тся д руг о т д р уга. С лед о вательн о , сам ор асш и р яю щ аяся В селен н ая Ф р и д м ан а зако н ом ер н а: о н а п о д ч и н ен а то ч н ом у ко ли ч ествен н ом у зако н у ли н ей н о й зави си м о сти скоро сти р азб еган и я галакти к д р уг о т д р уга от р ассто ян и я и х о т н ас. Ч ем д альш е о т н ас н ах о д ятся галакти ки , тем он и б ы стр ее, т. е. с б о льш ей скоро стью , разлетаю тся д руг о т д р уга. П оэто м у главн ая заслуга Х аб б ла заклю ч ается в и сслед о ван и и и устан о влен и и н аб лю д аем о й ф и зи ч еско й зако н ом ер н ости р асш и р яю щ ей ся В селен н о й Ф р и д м ан а: Ф р и д м ан устан о ви л п р и н ц и п д и н ам и ч еско й и гео м етр и ч еско й сам оор ган и зац и и В селен н о й , а Х аб б л вскры л ф ун д ам ен тальн ы й кон кр етн ы й ф и зи ч ески й зако н , уп р авляю щ и й это й сам орасш и ряю щ ей ся В селен н о й Ф р и д м ан а. (М ы о д руги х о ткр ы ти ях Х аб б ла н е п и ш ем сп ец и альн о , ч то б ы н е о твлеч ь вн и м ан и е ч и тателя о т сути главн о й заслуги Х аб б ла.) Т аки м о б р азо м , Ф р и д м ан стати ч ескую В селен н ую Э й н ш тей н а «р асто п и л», «р асп лави л» в д и н ам и ч еско м и гео м етри ч еско м р асш и р ен и и В селен н о й : стати ч еская В се-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
364
364
лен н ая Э й н ш тей н а у Ф р и д м ан а п р евр ати лась в сам оор ган и зую щ ую ся суп ер си стем у в д и н ам и ч еско й гео м етр и и В селен н о й . А вели кая заслуга Х аб б ла со сто и т в р аскр ы ти и и устан о влен и и ф ун д ам ен тальн о й и ун и вер сальн о й зако н ом ер н о сти , леж ащ ей в о сн о ве д и н ам и ки В селен н о й Ф р и д м ан а и уп р авляю щ ей ею : р асш и р ен и е зако н ом ерн о и уп р авляется зако н ом ли н ей н о й зави си м о сти Х аб б ла. И так, Э й н ш тей н в сво ей о б щ ей теор и и о тн о си тельн о сти сф о рм ули ро вал ур авн ен и я гр ави тац и о н н о го п о ля д ля о п и сан и я си льн ы х п о лей тяго тен и я: тяго тен и е — главн о е д ей ствую щ ее ли ц о в тео р и и Э й н ш тей н а как ун и вер сальн ы й ф ен о м ен , п р о н и зы ваю щ и й все вещ ество , и злуч ен и е и стр уктур у п р о стр ан ства -вр ем ен и . В се ви д ы вещ ества — тем н о го и светло го — являю тся гр ави ти р ую щ и м и : о н и о б лад аю т си ло й гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я. Н е только вещ ество гр ави ти р ую щ ее, н о и такж е и злуч ен и е (т. е. свет) п о д ч и н яется в теори и тяго тен и я Э й н ш тей н а си ле гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я: о н о (т. е. и злуч ен и е) и скр и вляется в си льн о м п о ле тяго тен и я. М ало то го, как м ы ви д ели , в ч ер н ы х д ы р ах п р и ко ллап се и з-п о д гор и зон та со б ы ти й д аж е свет н е м о ж ет вы ско ч и ть н ар уж у. К ак м ы п и сали , п р и ко ллап се в ч ер н ы х д ы р ах п р о стр ан ство -вр ем я и скр и вляется и д аж е ко м п акти ф и ц и р уется, п р евр ащ аясь в си н гул яр н ость вм есте с вещ ество м и и злуч ен и ем в б еско н еч н ость: в си н гу ляр н о сти п ростр ан ство -вр ем я тер яет сво й р еальн ы й ф и зи ч еск и й статус (т. е. класси ч ески й ). К ак м ы уж е п и сали , п р и сверх экстр ем альн ы х усло ви ях п р и н ц и п и альн о го разли ч и я м еж д у вещ еством и и злуч ен и ем н ет и н е м о ж ет б ы ть, п о этом у п о н яти е вещ ества ох ваты вает и и злучен и е: вещ ество в ф ун д ам ен тальн о й ф и зи ке ч асти ц , астр о ф и зи ке и ко см оло ги и р ассм атр и вается как сам о е ш и ро ко е и ун и вер сальн о е со сто ян и е м атер и и . О н о о хваты вает весь сп ектр ф ун д ам ен тальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц — ф ер м и о н о в: квар ко в и ан ти квар ко в, леп то н о в и ан ти леп то н о в; ад р о н н ы х ч асти ц — п ро то н ов и н ей тр о н о в и д р уги х ; п о лей и и х кван то в — глю о н ов и ф о то н ов, кван то в слаб ы х взаи м о д ей стви й — W± и Z0-б о зо н о в и гр ави то н о в, а такж е ви р туальн ы х ч асти ц и ан ти ч асти ц всех ви д о в п лазм ы и т. д . Д о сам о го кон ц а п р о ш ло го (Х Х ) века н аш у В селен н у ю п о это м у р ассм атр и вали в ц ело м как сф ер у вещ ествен н ую : как сф ер а вещ ествен н ая, о н а есть сф ер а тяго тен и я. В н ей д о м и н и рует и го сп о д ствует тяго тен и е как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я: гр ави тац и и п од вер ж ен о все вещ ество и п ро стр ан ство -врем я. П о чем у ж е то гд а п ро и сход и т р асш и р ен и е н аш ей В селен н о й ? П о сущ еству ж е, если в вещ ествен н о й сф ер е д ом и н и р ует и го сп о д ствует тяго тен и е, эта сф ера в ко н еч н ом сч ете д о лж н а ко ллап си р овать и п р евр ати ться в си н гуляр н о сть, чтоб ы н ач ать все сн ач ала. П оэто м у со вер ш ен н о н е случ ай н о , ч то Э й н ш тей н в сво ей тео р и и тяго тен и я ввел и сф о р м ули ро вал н о вую ко см о ло ги ч ескую п о сто ян н ую — Λ -ч лен , ко тор ая д о лж н а б ы ла ко м п ен си р о вать тяго тен и е: эта ко см о ло ги ч еская п о сто ян н ая Э й н ш тей н а б ы ла зад ум ан а и м как ан ти гр ави тац и я, ан ти тяго тен и е (то ч н ее, н о вая ко см о ло ги ч еская п о стоян н ая Λ является то ч н ы м м атем ати ч ески м о п и сан и ем ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и ). С тати ч еская В селен н ая, гд е п р о и сх од и т д о м и н и р о ван и е и п р ео б лад ан и е тяго тен и я, грави тац и и , н е м о ж ет д о лго е вр ем я н ахо д и ться в со стоян и и стати ч н о сти , н еи зм ен н о сти и п о сто ян ства: о н а р ан о и ли п о зд н о д о лж н а сж аться п о д д ей стви ем тяго тен и я и ко ллап си р овать в си н гуляр н о сть. П о это м у ч то б ы это го н е случ и ло сь, Э й н ш тей н в сво и ур авн ен и я гр ави тац и о н н о го п о ля ввел вто р ую ко см о ло ги ч ескую п о стоян н ую — Λ -ч лен н аряд у
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
365
365
с п ер во й ко см о ло ги ч еско й п о сто ян н о й как ко м б и н ац и ей н ью то н овско й гр ави тац и о н н о й п о стоян н ой Q и с 2 — квад р ата скоро сти света. П оэто м у ф р и д м ан овская ко н ц еп ц и я расш и р ен и я В селен н о й и х аб б ло вски е н аб лю д ен и я р азб еган и я и уд ален и я галакти к д р уг о т д р уга п о казали Э й н ш тей н у и зли ш н и м введ ен и е н о во й ко см о логи ч еско й п осто ян н о й Λ как то ч н о го м атем ати ческо го о п и сан и я ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и . С ам о е п ар ад о ксальн о е заклю ч ается в то м , ч то н и Ф р и д м ан , н и Х аб б л как вели ки е м ы сли тели и уч ен ы е н е то лько н е об р ати ли вн и м ан и я н а введ ен и е Э й н ш тей н ом в сво и ур авн ен и я гр ави тац и о н н о го п о ля втор о й ко см о ло ги ч еско й п о сто ян н ой Λ , ко тор ая м о д и ф и ц и ро вала эти ур авн ен и я, и з ко то р ы х и схо д и л Ф р и д м ан о р о ж д ен и и В селен н о й : о н и п о сущ еству д аж е н е стави ли во п р о са о то м , п оч ем у ж е В селен н ая р асш и р яется, в ч ем со сто и т п р и ч и н а это го р асш и р ен и я и п о ч ем у галакти ки уд аляю тся д руг о т д р уга, вм есто то го что б ы п р и тяги ваться д р уг к д р угу. Т аки м о б р азом , Ф р и д м ан , и сх о д я и з м од и ф и ц и р о ван н ы х (в 1 917 г.) ур авн ен и й гр ави тац и о н н о го п о ля Э й н ш тей н а, со зд ал теор и ю о р асш и р ен и и В селен н о й и п о стули р овал, ч то В селен н ая р асш и ряется, н о о н о б о ш ел во п ро с: п о ч ем у о н а р асш и р яется? В ели ки й Х аб б л, н аб лю д ая сам ы м совер ш ен н ы м телеско п ом 2 ,5 м в о б сер вато р и и М аун т В и лсо н р азб еган и е гал акти к и д аж е устан о ви в ф ун д ам ен тальн ую зако н ом ер н о сть это го р азлета галак ти к, такж е о б о ш ел во п ро с, п о ч ем у о н и р азб егаю тся и уд аляю тся, вм есто то го ч то б ы п р и б ли ж аться. Т ако в и зви ли сты й п уть н ауч н о го п о зн ан и я и сти н ы : сн ач ала в аб стр актн ом ви д е ч то-то п р ед сказы ваем и п р ед п о лагаем в ви д е ги п о тезы , а затем и щ ем ф акты , со п о стави м ы е с это й ги п о тезо й : за ф актам и м ы и щ ем зако н ом ер н о сть и х п о след овательн о й связи . Ф акты — ф ен о м ен ы , а зако н — и х вн утр ен н яя структур а п о след овательн о й связи и и х зави си м ости . У ж е п о сле п о зн ан и я зако н ом ер н о сти стави м во п р ос: п о ч ем у? И так, Э й н ш тей н сво ю о б щ ую тео р и ю о тн о си тельн о сти о ко н ч ательн о сф о рм ули ро вал в 1 91 5 г.: ур авн ен и я гр ави тац и о н н о го п оля о б щ ей тео р и и о тн о си тельн ости и м сф орм ули р о ван ы д ля о п и сан и я В селен н о й в ц ело м . П оэто м у естествен н о то , ч то н а о сн о ве и м со зд ан н о й теор и и тяго тен и я возд ви гн уто м и ро зд ан и е всей В селен н о й в ц елом . Т ак, и м во зд ви гн ута б ы ла стати ч еская В селен н ая как веч н ая, н еи зм ен н ая во вр ем ен и и о д и н аковая везд е и всю д у в п р о стр ан стве: стати ч еская В селен н ая Э й н ш тей н а, п о ско льку он а о д н оро д н а и и зо тро п н а в п р о стр ан стве и о д н о ро д н а во вр ем ен и , б ы ла аб со лю тн о си м м етр и ч н а. Э то о зн ач ает, ч то , во -п ер вы х , в п ро стр ан стве н ет вы д елен н ы х ц ен тров, все точ ки в н ем р авн оп р авн ы и о д и н ако вы , а во -втор ы х , в п р о стр ан стве н ет вы д елен н ы х н ап р авлен и й , все н ап р авлен и я в н ем о д и н аковы и р авн о п р авн ы . Ч то касаетс я си м м етр и и о д н о ро д н о сти вр ем ен и , то он а заклю ч ается в то м , ч то все м о м ен ты во вр ем ен и и д ен ти ч н ы и то ж д ествен н ы . В се эти п р и н ц и п ы си м м етр и и (о д н о ро д н о сти и и зо тр о п н о сти п р остр ан ства и о д н оро д н о сти вр ем ен и ) являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и , и з котор ы х вы во д ятся ф ун д ам ен тальн ы е зако н ы со хр ан ен и я ф и зи ки (зако н ы сох р ан ен и я и м п ульса и м ом ен та ко ли ч ества д ви ж ен и я, а такж е зако н сохран ен и я эн ер ги и ). П о этом у, как п р ед ставляется н ам , аб со лю тн о н е случ ай н о то о б сто ятельство, ч то Э й н ш тей н п о стро и л стати ч ескую (аб со лю тн о си м м етр и ч н ую ) В селен н ую : о н а б ы ла н уж н а ем у д ля вы вед ен и я ф ун д ам ен тальн ы х зако н ов ф и зи ки . (М ы сч и таем , ч то Э й н ш тей н зн ал и п о н и м ал теор ем у Э . Н етер д о н ее и н езави си м о о т н ее.)
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
366
366
Е щ е р аз отм ети м , ч то стати ч н о сть и си м м етр и ч н о сть В селен н о й Э й н ш тей н у н уж н ы б ы ли д ля сам о сохран ен и я в ф и зи ке ф ун д ам ен тальн ы х ее зако н о в (м ы об это м н ео д н о кр атн о п и сали в н аш ей р аб о те). Т о лько о тм ети м , что р ассм атр и ваем ы е п р и н ц и п ы си м м етр и и являю тся ф ун д ам ен тальн ы м и сво й ствам и п р о стр ан ства и вр ем ен и , и з ко то р ы х вы вод ятся зако н ы сох р ан ен и я и м п ульса, м ом ен та ко ли ч ества д ви ж ен и я и эн ер ги и , со ставляю щ и е сер д ц еви н у ф и зи ки воо б щ е. Э то с о д н о й стор о н ы . А с д р уго й сто ро н ы , Э й н ш тей н глуб о ко ч увствовал и п о н и м ал, что стати ч н о сть В селен н о й н е м о ж ет б ы ть со хр ан ен а в д ли тельн о м ко см о ло ги ч еско м вр ем ен н о м и н тер вале, если эта стати чн о сть со п р яж ен а то лько и то лько с о д н о й -ед и н ствен н о й си ло й тяго тен и я, си ло й го сп о д ства и д ом и н и р ован и я гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я. (Н а совр ем ен н о м язы ке и ур овн е зн ач ен и я го сп о д ство о д н о й гр ави тац и и в ко н еч н о м сч ете н еи зб еж н о п р и вед ет к сж ати ю стати ч еско й В селен н о й и к ко ллап су ее в си н гуляр н о сть.) И так, стати ческая В селен н ая н е м о ж ет сох р ан ять сво ю стати ч н о сть п р и го сп о д стве о д н о го тяго тен и я: о н а н еи зб еж н о б уд ет коллап си р о ван а и п р евр ащ ен а в си н гуляр н о сть. Э то го , б езусло вн о, Э й н ш тей н н е х о тел и н е м о г д о п усти ть. И м ен н о п о это м у о н сч и тал н ео б х од и м ы м м од и ф и ц и р о вать сво и ур авн ен и я гр ави тац и он н о го п о ля и об о б щ и ть, введ я втор ую н о вую ко см о ло ги ч ескую п о стоян н ую Λ , точ н ее, м атем ати ческо е о п и сан и е ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и : ан ти тяго тен и е как си л а гр ави тац и о н н о го отталки ван и я д о лж н о ко м п ен си ровать тяго тен и е. Е сли си лы тяго тен и я, д ей ствую щ и е н а ч асти ц ы , ко м п ен си р ую тся п р о ти во п оло ж н ы м и си лам и ан ти тяго тен и я, то ч асти ц ы эти б уд ут н ах о д и ться в со сто ян и и п о ко я. П оэтом у Э й н ш тей н сч и тал, ч то введ ен и е и м н о во й ко см о ло ги ч еско й п о сто ян н о й Λ связан о с н ео б хо д и м о стью квази стати ч еско го р асп р ед елен и я м атер и и в веч н о й , о д и н аково й в п р о стр ан стве и н еи зм ен н ой во вр ем ен и В селен н о й : б ы ти е стати ческо й В селен н о й д о лж н о п о д д ер ж и ваться п ро ти во б орством тя го тен и я и ан ти тяго тен и я, си л гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я и гр ави тац и о н н о го отталки ван и я. (М ы то лько сей ч ас н ач и н аем п о н и м ать всю м ощ ь и вели ч и е и н теллекта и и н туи ц и и А . Э й н ш тей н а как м ы сли теля и вели ч ай ш его ф и зи ка всех врем ен .) С ам о е п ор ази тельн о е и п ар ад о к сальн о е заклю ч ается в том , ч то Э й н ш тей н , стр астн ы й гр ави тац и о н и ст, п р ед стает во всем сво ем вели ч и и — как ан ти гр ави тац и о н и ст. В это м весь ф и ло со ф ски й см ы сл п о строен и я стати ч еско й В селен н о й и ан ти гр ави тац и о н и зм а Э й н ш тей н а: и м ен н о он является ан ти гр ави тац и о н и стом № 1 . П оч ем у? П о том у ч то ф акти ч ески он в ф и ло со ф ско м р акур се п ервы м указал н а ан ти гр ави тац и ю как ф и зи ч ескую п р и ч и н у ф р и д м ан овско го и х аб б ло вско го р асш и р ен и я В селен н о й с уско рен и ем : эй н ш тей н о вская и д ея ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и п р о б р ела ко н кр етн ы й ф и зи ч ески й р еальн ы й см ы сл то лько в сам о м ко н ц е п рош ло го века, т. е. в 19 98 -199 9 гг., ко гд а д вум я гр уп п ам и ам ер и кан ски х астро н ом о в б ы л о ткр ы т и о б н ар уж ен ко см и ч ески й вакуум с ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей как ф и зи ч ески м и сто ч н и ком и п р и ч и н о й уско р ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й : В селен н ая р асш и р яется с уско р ен и ем . А н ти тяго тен и е — п р и ч и н а р асш и р ен и я В селен н о й , ко см и ч ески й вакуум с ан ти гр ави тац и ей является н о во й ко см и ч еско й сф ер о й , вы ступ аю щ ей п р и ч и н о й уско р ен н о го расш и р ен и я В селен н о й . Т вор ч ество А . А . Ф р и д м ан а такж е м ож ет б ы ть (в ф и ло со ф ско м и зм ер ен и и ) р ассм о тр ен о как р асщ еп лен н о е вн утр ен н е н а д ве п ло ско сти : о д н а п ло ско сть — ф и ло со ф ско е м и ро п о н и м ан и е и м и р о устр о й ство, а д ругая — н ауч н ая кар ти н а м и р а. Е сли у Э й н ш тей н а ф и ло со ф ско е м и ро устро й ство — стати ч еская В селен н ая, то у Ф р и д м ан а
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
367
367
о н о глуб о ко д и н ам и ч еская В селен н ая: стати ч н о сть В селен н о й у Ф р и д м ан а «р аство ряется» в ее д и н ам и ч еско м р асш и р ен и и . В селен н ая у Ф р и д м ан а р асш и ряется и зо тро п н о во всех н ап р авлен и ях и о д н ор од н о во всех то ч ках п ро стр ан ства. Е сли у Э й н ш тей н а стати ч еская В селен н ая си м м етр и ч н а, т. е. о н а стати ч н а, п о том у ч то он а о стается всегд а во все вр ем ен а н еи зм ен н о й , п о стоян н о й , о д и н ако вой в п р о стр ан стве, то у Ф р и д м ан а д и н ам и ч ески р азви ваю щ аяся В селен н ая си м м етр и ч н а, т. е. и зм ен яю щ аяся и р асш и р яю щ аяся В селен н ая в сво ем разви ти и со хр ан яет сам у себ я в ф ун д ам ен тальн ы х сво й ствах п ро стр ан ства и вр ем ен и — и зо тр о п и и и о д н ор од н ости п р о стр ан ства и од н ор од н ости вр ем ен и , с ко тор ы м и глуб о ко и вн утр ен н е связан ы зако н ы со хр ан ен и я ф и зи ки : и м п ульса, м о м ен та ко ли чества д ви ж ен и я и эн ер ги и . С р азу ж е зд есь о тм ети м , ч то вели кая заслуга Э д ви н а Х аб б ла со стои т н е то лько в эксп ер и м ен тальн о -н аб лю д ательн о м п од твер ж д ен и и ф р и д м ан о вско й ко н ц еп ц и и р асш и р ен и я В селен н о й , н о и в то м , ч то Х аб б л п о д во д и т м ощ н ую теор ети ч ескую б азу сво и м зако н ом всеоб щ его р азб еган и я галакти к в д и н ам и ку р асш и р ен и я В селен н о й Ф р и д м ан а. Д и н ам и ч еско е р асш и р ен и е В селен н о й зако н ом ер н о , и о н о п од ч и н яется всео б щ ем у ф и зи ч еско м у зако н у ли н ей н о й зави си м о сти скоро сти уб еган и я галакти к о т р асстоян и я и х о т н ас: ч ем д альш е о т н ас н ах о д ятся галакти ки , тем о н и б ы стр ее р азб егаю тся от н ас. З ако н всео б щ его р азб еган и я галакти к Х аб б ла является, как о тм еч аю т авторы зам еч ательн ой кн и ги « В селен н ая, ж и зн ь, ч ер н ы е д ы ры », — след стви ем и зо тр о п и и и о д н оро д н о сти п р о стр ан ства и о д н о ро д н ости в р ем ен и В селен н о й Ф р и д м ан а: тако во взаи м н о е теор ети ч еско е оп ло д о твор ен и е си м м етр и и В селен н о й Ф р и д м ан а и зако н а ли н ей н о й зави си м о сти Х аб б ла. П оэтом у м о ж н о см ело утвер ж д ать, что ф и ло со ф ское м и ро п о н и м ан и е и м и р оустр о й ство ф р и д м ан о вско й си м м етри ч н о й В селен н о й н ах о д и т сво е п о лн о е теорети ч еско е и о п ы тн о -н аб лю д ательн о е п о д твер ж д ен и е в зам еч ательн ы х р езультатах твор ч ества вели ко го ам ер и кан ско го астро н ом а Э . Х аб б ла: 1) астро н ом и ч ески е н аб лю д ен и я р азб еган и я галакти к (как о тм еч ает в сво и х тр уд ах и звестн ы й тео р ети к — астро ф и зи к и ко см о ло г, ч лен -кор р есп о н д ен т Р А Н И . Д . Н ови ко в, Х аб б л сд елал за все вр ем я и сслед о ван и я звезд н о го и галакти ч еско го м и р а б о лее 600 0 ф ото гр аф и й ); 2) зако н ли н ей н о й зави си м о сти Х аб б ла; 3) п о стоян н ая Х аб б ла. Э то — од н а сто ро н а тво рч ества вели ко го р усского уч ен о го А лексан д р а А лексан д ро ви ч а Ф р и д м ан а. А втор ая стор о н а — ч и сто н ауч н ая кар ти н а м и р а, гд е А . А . Ф р и д м ан р ассм атр и вает в б о лее ко н кр етн ом и д етали зи р о ван н о м ви д е п ро б лем у со отн ош ен и я д и н ам и ки и гео м етр и и п ро стр ан ства В селен н о й . (Д ля б о лее п о д ро б н о го и зуч ен и я д ан н о й п р об лем ы р еком ен д уем вы ш ен азван н ую кн и гу и звестн ы х сп ец и али сто в — ч лен а-кор респ о н д ен та А Н Р Ф А . М . Ч ер еп ащ ука, д и р ектор а Г А И Ш М Г У , и вед ущ его сп ец и али ста-астро ф и зи ка, д о кто р а ф и зи ко -м атем ати ч ески х н аук А . Д . Ч ер н и н а: «В селен н ая, ж и зн ь, ч ер н ы е д ы р ы » (М ., 200 4).) П р и р ассм о трен и и со о тн о ш ен и я д и н ам и ки р асш и р ен и я В селен н о й и гео м етр и и ее п р о стр ан ства н ас и н тер есует ф и ло со ф ско е зн ач ен и е и см ы сл р еш ен и я Ф р и д м ан о м это й сло ж н о й и тр уд н о й п роб лем ы . Д и н ам и ч еское р асш и р ен и е В селен н о й Ф р и д м ан «о б во лаки вает» в гео м етр и ч ески е ф о рм ы п ро стр ан ства: если си лы д и н ам и ки р асш и р ен и я вели ки , а тяго тен и е н ед о стато ч н о , ч то б ы во сп реп ятство вать д и н ам и ке р асш и р ен и я, то н еи зб еж н о б еско н еч н о е и б есп р ед ельн ое р асш и р ен и е (тако е р асш и р ен и е связан о с о тсутстви ем ко с-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
368
368
м и ч еско го вакуум а с ан ти гр ави тац и ей : п р и д о м и н и р ован и и и го сп о д стве ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и н ад тяго тен и ем , грави тац и ей р еали зуется б еско н еч н о е и б есп р ед ельн ое уско р ен н о е р асш и р ен и е В селен н о й ). В ф и ло со ф ско м о тн ош ен и и м и ро п о н и м ан и я в ц елом п ози ц и и Э й н ш тей н а и Ф р и д м ан а — п р и н ц и п и альн о о тли ч аю тся: у Э й н ш тей н а стати ч еская В селен н ая, а у Ф р и д м ан а — д и н ам и ч ески р асш и р яю щ аяся В селен н ая. А если п о сущ еству, то и х н ауч н о -ф и ло со ф ски е п о зи ц и и со вп ад аю т, так как н о вая ко см о ло ги ч еская п о сто ян н ая Л , введ ен н ая Э й н ш тей н о м в сво и ур авн ен и я гр ави тац и о н н о го п о ля О Т О , ф акти ч ески о зн ач ает и н туи ти вн о е п р и зн ан и е ан ти тяго тен и я д ля ком п ен сац и и тяго тен и я в своей стати ч еско й м о д ели В селен н о й : ан ти тяго тен и е как ан ти гр ави тац и о н н ая си ла о тталки ван и я вы ступ ает в сво ей сущ н о стн о й п р и р од е р азр уш и телем стати ч н ости В селен н о й . А н ти гр ави тац и я н е сб ли ж ает тела во В селен н о й , а и х р азъ ед и н яет и уд аляет д р уг о т д р уга и тем сам ы м увели ч и вает р ад и ус м и ро зд ан и я. Т еп ер ь со вер ш ен н о стал о ч еви д н ы м во п р о с о том , ч то в м и р е В селен н о й д о м и н и рует: гр ави тац и я и ли ан ти гр ави тац и я. П р и аб со лю тн о м д о м и н и ро ван и и ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и н ад тяго тен и ем , гр ави тац и ей В селен н ая б уд ет р асш и р яться и б уд ет р асш и р яться б еско н еч н о и б есп р ед ельн о . П о это м у, как отм еч аю т авто р ы зам еч ательн ой кн и ги «В селен н ая, ж и зн ь, ч ер н ы е д ы р ы » А . М . Ч ер еп ащ ук и А . Д . Ч ер н и н , б еско н еч н о е и б есп р ед ельн о е р асш и р ен и е В селен н о й б у д ет п р о и сх од и ть н езави си м о от то го , како й и з тр ех вари ан то в п ро стр ан ствен н о й гео м етр и и б уд ет ф и зи ч ески р еали зо ван в м и р е В селен н ой , в то м ч и сле зам кн уты й м и р с п о сто я н н о й п о ло ж и тельн ой кр и ви зн о й п р о стр ан ствен н о й н еевкли д о во й геом етр и и . В это м ф и ло со ф ско м р акур се косм о ло ги ч еская п о стоян н ая Л и м еет д алеко и д ущ и е ф и ло со ф ски е и н ауч н о -ф и зи ч ески е п о след стви я: п о сто ян н ая Л является н е то лько п р и ч и н о й р асш и р ен и я В селен н о й , н о и и сто ч н и ко м ускор ен н о го расш и р ен и я В селен н о й . П о сле эксп ери м ен тальн о го п о д твер ж д ен и я Х аб б ло м (в 19 29 г.) всео б щ его уд ален и я гал акти к д р уг о т д р уга Э й н ш тей н (в 1 932 г.) сч и тал, что н еоб хо д и м ость введ ен и я косм о ло ги ч еской п о сто ян н ой Л о тп ад ает: В селен н ая д е й стви тельн о р асш и р яется, п о это м у н ет н ео б х о д и м о сти ком п ен сац и и тяго тен и я ан ти тяго тен и ем . Н о во п ро с: п оч ем у о н а расш и р яется — остается и о ставался ещ е д о лго д о сам о го ко н ц а Х Х века, ко гд а б ы ла о ткр ы та в н аш ем вселен ско м м и р о зд ан и и н о вая ко см и ч еская сф ер а — сф ер а ко см и ч еско го вакуум а с ан ти гр ави тац и ей : д о это го о ткр ы ти я ко см и ч еско го вакуум а с ан ти гр ави тац и ей В селен н ая п р ед ставляла соб о й вещ ествен н ую сф ер у, гд е п о это м у аб солю тн о го сп о д ствует тяго тен и е. В селен н ая — ц ар ство тяго тен и я: ц арство тяго тен и я н еи зб еж н о и н ео д о ли м о д олж н о ко ллап си р овать и вся В селен н ая в кон еч н о м сч ете д о лж н а б ы ла п о д вер гн уться Б о льш ом у кр ах у и п р евр ати ться в н о вую си н гуляр н о сть -2 (р и с. 3 .5 ). Ф ун д ам ен тальн ая ф и ло со ф ская зн ач и м о сть откр ы ти я ам ер и кан ски м и астро н ом ам и в сам о м ко н ц е п р ош ло го (Х Х ) сто лети я н о во й сф ер ы ко см и ч еско го вакуум а с ан ти гр ави тац и ей как ф и зи ч еско й п р и ч и н ы уско р ен н о го и б еско н ечн о го р асш и р ен и я В селен н о й заклю ч ается в р азр ы ве это го п ор оч н о го кр уга ги п ер сф ер ы — «си н гу ляр н о сть-1 и си н гуляр н ость-2 »: ко см и ч ески й вакуум с ан ти гр ави тац и ей как п р и ч и н о й уско р ен н о го и б еско н еч н ого р асш и р ен и я о ко н ч ательн о р азр уш и л ко н ц еп ц и ю и склю ч и тельн о го д о м и н и ро ван и я и госп о д ства в м и р е В селен н о й тяго тен и я как ед и н ствен н о й си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я: во В селен н о й , теп ер ь м ы зн аем , н ар яд у с тяго тен и ем , гр ави тац и ей р еальн о , ф и зи ч ески сущ ествует ан ти тяго тен и е как си ла ан ти гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
369
369
Р и с. 3.5
М ало то го , ч ер ез 6 -8 м и лли ар д о в лет п о сле «со тво р ен и я» В селен н о й и з «н и ч его » ан ти гр ави тац и я стала во В селен н о й д о м и н и р ую щ ей и го сп о д ствую щ ей си ло й ан ти гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я: о тн ы н е и н авсегд а во В селен н о й б уд ет д о м и н и р о вать ан ти тяго тен и е, ан ти гр ави тац и я. В сво ей ф ун д ам ен тальн о й кн и ге « К о см оло ги я и тяго тен и е» лаур еат Н о б елевской п р ем и и С ти вен В ай н б ер г такж е п р и д ер ж и вается ко н ц еп ц и и «си н гуляр н о сть-1 и си н гуляр н о сть-2 »: р асш и р яю щ аяся В селен н ая сам а б уд ет сам о зам ы каться в ко ллап си р ую щ ем сж ати и . Р асш и р ен и е В селен н о й , о тм еч ает С . В ай н б ер г, б уд ет п р о д о лж аться о ко ло 50 м и лли ар д о в лет, а затем р асш и р ен и е см ен и тся сж ати ем , ко то ро е такж е п р о д о лж и тся в теч ен и е 5 0 м и лли ар д ов лет: м еж д у р асш и р ен и ем и сж ати ем д о лж н а сущ ествовать вр ем ен н ая си м м етр и я. П о сущ еству такая ко н ц еп ц и я «си н гу ляр н о сть-1 и си н гул яр н ость-2 » является р еали зац и ей ф р и д м ан о вско й теор и и «р асш и р ен и я с то чки и сж ати я в точ ку», ч то б ы н ач ать все сн ова, и веч н о е п о вто р ен и е «р асш и р ен и я и сж ати я в то ч ку»: р асш и р ен и е сж и м ается в точ ку, и з ко торо й сн о ва п о является В селен н ая. А вто р ы теори и «си н гуляр н о сти -1 и 2 » уб еж д ен ы , во -п ервы х, ч то н аш а В селен н ая сущ ествует во всем м и ро зд ан и и в о д н о м -ед и н ствен н о м экзем п ляр е: н ет д р уги х вселен н ы х , с ко то ры м и м о ж н о ср авн и ть н аш у В селен н ую . В о -втор ы х , н аш а В селен н ая б уд ет сущ ествовать веч н о , п р ео б р азуясь и з о д н о й си н гуляр н о сти -1 в д р угую си н гуляр н о сть-2 : п р и всех взры вах и кр ахах , р асш и р ен и ях и сж ати ях , ко ллап сах и р еко ллап сах В селен н ая как суп ер си стем а д о лж н а сущ ество вать веч н о , и зм ен яясь ли ш ь в стр уктур н о й ор ган и зац и и . В -тр етьи х , п оэто м у так важ н а си н гуляр н о сть как то ч ка б еско н еч н о го сам о со хр ан ен и я тр и ад ы м атер и и и п р о стр ан ства-вр ем ен и : все и сч езает, н о эта тр и ад а в си н гуляр н о сти д о лж н а н авсегд а сам о сох р ан яться. Ф акти ч ески н а п о зи ц и и ко н ц еп ц и и «си н гуляр н о сти -1 и 2 » стоят таки е и звестн ы е уч ен ы е, как С . Х о ки н г и Р . П ен ро уз: В селен н ая в р езультате Б о льш о го взры ва п о является и р асш и р яется, а затем п ро и схо д и т сж ати е, ко то рое закан ч и вается Б о льш и м кр ах ом как гр ан д и о зн ы м ко ллап со м , п р евр ащ аю щ и м всю В селен н ую в н о вую си н гуляр н ость-2 : си н гуляр н о сть-1 Б о льш и м взры вом взр ы вается и р о ж д ается В селен н ая, котор ая сж и м ается ко ллап со м в н овую си н гуляр н о сть -2 (р и с. 3 .6 ).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
370
370
Р и с. 3.6
К ак и звестн о, у Ф р и д м ан а б ы ли д ва вар и ан та п ростр ан ствен н ой гео м етр и и р асш и р ен и я В селен н о й : в о ткр ы том м и р е гео м етр и и п р о стр ан ства Л о б ач евско го р асш и р ен и е В селен н о й б уд ет п р од о лж аться б ескон еч н о и б есп р ед ельн о, так как ки н ети ч еская эн ер ги я р асш и р ен и я б уд ет д о м и н и ро вать н ад ее п о тен ц и альн о й эн ер ги ей . (В о вр ем ен а Ф ри д м ан а п о д п о тен ц и альн о й эн ер ги ей п он и м али эн ер ги ю ви д и м о го вещ ества и и злуч ен и я; п р и это м ви д и м о е вещ ество в о сн о вн о м п р ед ставляло электром агн и тн ы е явлен и я и гр ави тац и ю . Ч то каса ется тем н о го вещ ества, п ри р о д а ко то рого н ам п о ка н еи звестн а и ко то ро е сод ер ж и тся в ко ро н ах галакти к, о н о стало и звестн о зн ач и тельн о п о зж е, в н ач але 1 930 -х гг., ко гд а Ф р и ц Ц ви ки — то гд а австр и й ски й астр о н о м — п р ед п о ло ж и л н али ч и е тем н о го вещ ества (скр ы ты е м ассы ) в галакти ках . К ак м ы отм ети ли , о ткры ти е ко см и ч еско го вакуум а с ан ти гр ави тац и ей п р о и зо ш ло то лько в сам ом ко н ц е п ро ш ло го (Х Х ) сто лети я (в 19 98 1 999 гг.). С ей ч ас в п о тен ц и альн ую эн ер ги ю вклю ч аю т всю сум м у п ло тн о стей эн ер ги й ко см и ч еско го вакуум а, тем н о го вещ ества, ви д и м о го вещ ества и и злуч ен и я: п ло тн о сть эн ер ги и ко см и ческо го вакуум а со ставляет 6 7 % всей м и ро во й эн ерги и В селен н о й ; п ло тн о сть эн ер ги и тем н о го вещ ества — 30 % ; п ло тн о сть эн ер ги и ви д и м о го вещ ества — только 3 % , а п ло тн о сть эн ер ги и и злуч ен и я — в 1 00 р аз м ен ьш е эн ер ги и ви д и м о го вещ ества.) З н ач и т, п ло тн о сть эн ер ги и ко см и ч еско го вакуум а со ставляет п о ч ти 6 7 % всей м и ро во й эн ерги и В селен н о й , а п ло тн о сть эн ер ги и тем н о го вещ ества б о лее ч ем в 2 р аза м ен ьш е п ло тн о сти эн ер ги и ко см и ч еско го вакуум а: вакуум , м о ж н о сказать, о сн о вн о й н оси тель п ло тн о сти эн ер ги и во В селен н о й . А это озн ач ает, ч то ан ти гр ави тац и я, ан ти тяго тен и е си льн ее и м о щ н ее п о си ле гр ави тац и и , тяго тен и я. О д н ако, как о тм еч аю т авто р ы кн и ги «В селен н ая, ж и зн ь, ч ер н ы е д ы р ы » А . М . Ч ер еп ащ ук и А . Д . Ч ер н и н , н е всегд а во В селен н о й д ом и н и р овала п ло тн о сть эн ерги и ко см и ч еско го вакуум а: п о сле Б о льш о го взр ы ва п ер и од д о 6 -8 м и лли ар д ов лет б ы л п ер и о д о м д ом и н и р о ван и я вещ ества и , след о вательн о , тяго тен и я, гр ави тац и и , а затем п ер и о д д о м и н и р о ван и я п ло тн о сти эн ер ги и вещ ества см ен яется п ер и о д ом д о м и н и р о ван и я п ло тн о сти эн ер ги и ко см и ч еско го вакуум а: со вр ем ен н ая эп ох а, во зр аст м и р а ко то ро й со ставляет (п о сам ы м п о след н и м , свеж и м д ан н ы м 2 003 г.) 1 3 1 5 м и лли ард о в лет, — п о лн о е и аб со лю тн о е го сп о д ство ан ти тяготен и я, ан ти гр ави тац и и н ад тяготен и ем , гр ави тац и ей , п о лн о е и аб со лю тн о е д ом и н и ро ван и е ко см и ч еско го вакуум а н ад вещ ество м . С лед о вательн о , со вр ем ен н о е со сто ян и е В селен н о й — п о лн о е и аб со лю тн о е д о м и н и р о ван и е вакуум н о й ко см и ч еско й сф еры н ад вещ ествен н о й ко см и ч еско й сф ер о й : п ло тн о сть эн ер ги и всех ви д о в вещ ествен н о й ко см и ч еско й сф ер ы б о лее ч ем в 2 р аза м ен ьш е п ло тн о сти эн ер ги и вакуум а, и , след о вательн о , ан ти тяготен и е, ан ти гр ави тац и я си льн ее в м и р е б олее ч ем в 2 р аза си лы тяго тен и я, гр ави тац и и . И м ен н о п о это м у ан ти тяго тен и е, ан ти гр ав и тац и я являю тся п ри ч и н о й и и сто ч н и ком уско р ен н о го и б еско н еч н о го р асш и р ен и я В селен н о й н езави си м о о т то го , како й и з тр ех ти п ов п р о стр ан ствен н о й гео м етр и и (п о ло ж и тельн о й кр и ви зн ы п р о стр ан ства, н улево й кр и ви зн ы и ли о тр и ц ательн о й кр и ви зн ы п ро стр ан ства Л о б ач евско го) р еали зуется в д ей стви тельн о й д и н ам и ке р асш и р е-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
371
371
н и я В селен н о й : о тн ы н е и н авсегд а д и н ам и ка б еско н еч н о го р асш и р ен и я В селен н о й о п р ед еляется и склю ч и тельн о ко см и ч ески м вакуум о м с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей , и о н а н езави си м а о т ти п а п р о стр ан ствен н о й геом етр и и . О д н ако это н и в ко ем случ ае н е о зн ач ает и н е м о ж ет о зн ач ать, ч то ро ль вещ ествен н о -ко см и ч еско й сф ер ы с ее грави тац и ей , тяго тен и ем свод и тся к н улю . Н а сам ом д еле р о ль вещ ества (тем н о го , ви д и м о го и и злуч ен и я) и , след о вательн о, тяго тен и я, гр ави тац и и о гр о м н а и ф ун д ам ен тальн а н а ло кальн ы х (т. е. м алы х ) ко см о ло ги ч ески х р асстоян и ях : и м ен н о тяго тен и е как си ла гр ави тац и он н о го п р и тяж ен и я является и сто ч н и ком и п р и ч и н о й ф о рм и ро ван и я, о б р азо ван и я и ко н стр уи р ован и я кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , вклю ч аю щ ей в сво й со став звезд н о -галакти ч ески й м и р , м и р ско п лен и й галакти к и свер х ско п лен и й . Т яго тен и е как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я связы вает все эти стр уктурн ы е о б р азован и я (звезд ы , галакти ки , ско п лен и я и х и сверх ско п лен и я) в ед и н ом и ц ело стн ом о б р азо ван и и м етагалакти ки : м етагалакти ка, в со став котор о й вхо д ят 1 0 11 галакти к χ 1010 звезд = 1 0 21 звезд , уп р авляется од н о вр ем ен н о как тяго тен и ем , гр ави тац и ей , так и ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей . Г алакти ки и и х ско п лен и я со ско ро стям и в со тн и ты сяч км /с у д аляю тся и р азб егаю тся п о д д ей стви ем ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и и о д н овр ем ен н о вм есте с тем о н и сох р ан яю т сво и стр уктур н ы е о б р азован и я б лаго д аря си ле и х связы ваю щ его тяготен и я, гр ави тац и и : ан ти тяго тен и е — то ж е тяго тен и е, н о как си ла гр ави тац и о н н ого о тталки ван и я. А н ти тяго тен и е — о тр и ц ательн о е д авлен и е о тр и ц ательн о й гр ави тац и он н о й м ассы . Н а м алы х (ло кальн ы х) ко см о ло ги ч ески х (и ко см и ч ески х ) р ассто ян и ях д о м и н и р ует тяго тен и е, грави тац и я, а н а б о льш и х ко см о ло ги ч ески х р ассто ян и ях п о лн о е го сп од ство п р и н ад леж и т ан ти тяго тен и ю , ан ти гр ави тац и и как ф и зи ч еско й п р и ч и н е р асш и р ен и я В селен н о й и его уско р ен и я. Т ако ва п о д ли н н ая д и н ам и ка вещ ества и вакуум а, тяго тен и я и ан ти тяго тен и я, гр ави тац и и и ан ти гр ави тац и и : п о ло ж и тельн о е и отр и ц ательн о е суть ед и н о е ц ело е. О ткр ы ти е ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей яви ло сь ф ун д ам ен тальн ы м н ар яд у со всеоб щ и м уд ален и ем галакти к д р уг о т д р уга и р ели ктовы м и злуч ен и ем : о тн ы н е В селен н ая б уд ет р асш и р яться с уско р ен и ем и б еско н еч н о. Т ако во н о во е м и р о п о н и м ан и е.
§2. В ещ еств ен н ая к осм и ч еск ая сф ер а В сел ен н ой Н а сегод н яш н и й д ен ь м ы зн аем , что н аш а В селен н ая, и звестн ая н ам то лько в о д н ом -ед и н ствен н о м экзем п ляр е, п р ед ставляет со б о й глуб о ко е и о р ган и ч еско е ед и н ство вещ ества и ко см и ч еско го вакуум а, ко тор ы й н е след ует п ы таться сво д и т ь к и звестн ом у н ам кван то во м у ф и зи ч еско м у вакуум у, гд е «ки ш м я ки ш ат ви р туальн ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы » («м ор е д и р ако вско го вакуум а»). Е щ е р аз м ы д о лж н ы п о д чер кн уть ф ун д ам ен тальн ую ф и ло со ф скую зн ач и м о сть вещ ествен н о й ко см и ч еско й сф ер ы в м и роустр о й стве н аш ей В селен н о й : со вр ем ен н ое п р ед ставлен и е о вещ естве вклю ч ает, как м ы уж е о тм еч али в н аш ей р аб о те, след ую щ и е ви д ы ко см и ч еско го вещ ества: 1 . Т ем н о е вещ ество , сущ ествую щ ее в ко ро н ах галакти к, п р и р од а ко то ро го н ам п о ка н еи звестн а. М асса это го тем н о го вещ ества со ставляет п о ч ти 9 5 % м ассы всей галакти ки . П оэтом у тем н о е вещ ество в кор о н е галакти ки стало о д н о й и з сам ы х и н -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
372
372
тр и гую щ и х загад о к звезд н о -галакти ч еско го м и р а: стан ет ли тем н о е вещ ество «светлы м , ви д и м ы м вещ еством », р еш и т д альн ей ш ее р азви ти е н аб лю д ательн о й астро ф и зи ки и ее тео р ети ческо й м ы сли . М ы зн аем о его сущ ествован и и то лько п о о д н ом у п р и зн аку п р оявлен и я его грави тац и о н н о й си лы п р и тяж ен и я, а б о льш е о н ем п о ка н и ч его н ам н еи звестн о, п р еж д е всего о его ф и зи ческо й п р и ро д е. 2. В и д и м о е вещ ество («светло е, светящ ееся вещ ество »): к ви д и м ом у вещ еству о тн о сятся все ви д ы вещ ества, связан н ы е с Э М В , С В и С Л В ; ф и ло со ф ско м у ан али зу п о свящ ен а п ер вая ч асть н аш ей р аб оты . О тм ети м , ч то в экстр ем альн ы х ко см о ло ги ч ески х и ко см и ч ески х усло ви ях сверх п ло тн о сти вещ ества, сверх вы со ко й тем п ер атур ы в м и лли ар д ы м и лли ар д ов гр ад усо в и сверх си льн ы х м агн и тн ы х п о лей п ро ти воп о ло ж н о сть и всяко е р азли ч и е м еж д у ч асти ц ам и и п о лям и , п лазм о й и го товы м и , р еальн ы м и ч асти ц ам и и ан ти ч асти ц ам и , а такж е ви р туальн ы м и ч асти ц ам и и ан ти ч асти ц ам и и р еальн ы м и , го то вы м и ч асти ц ам и и ан ти ч асти ц ам и сти р аю тся и и сч езаю т: п р о ти во п о лож н о сть п р и экстр ем альн ы х усло ви ях свер х п ло тн о сти , ч уд о ви щ н о вы со ко й тем п ер атур ы и свер хси льн ы х м агн и тн ы х п олей и сч езает и стан о ви тся ед и н о й , н ер азли ч и м о й . Э ти экстр ем альн ы е усло ви я созд аю тся тяготен и ем , ч уд о ви щ н о м ощ н о й си ло й гр ави тац и и и гр ави тац и о н н о го сж ати я: ко ллап с — катастро ф и ч еское гр ави тац и он н о е сж ати е, в р езультате д ей стви я ко то ро го о б р азую тся б елы е кар ли ки , н ей тр он н ы е звезд ы , ч ер н ы е д ы р ы , квазар ы , сверх м асси вн ы е чер н ы е д ы р ы в яд р ах акти вн ы х галакти к и т. д . П оэто м у м ы ещ е р аз п о д ч ер ки ваем ф ун д ам ен тальн о е ф и ло со ф ско е зн ач ен и е тяго тен и я как си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я: п р и тяж ен и е — сж ати е, ко ллап с и си н гуляр н о сть. Б ез это й тр и ад ы гр ави тац и о н н о го п ри тяж ен и я — сж ати е, ко ллап с и си н гуляр н о сть — со вер ш ен н о ли ш ен о см ы сла п о н и м ан и е и о см ы слен и е эво лю ц и и звезд н о -галакти ческо го м и р а, х отя сум м ар н ая м асса звезд в галакти ке со ставляет н е б о лее 5 % всей м ассы галакти ки . 3. С о врем ен н о е п р ед ставлен и е о вещ естве вклю ч ает и и злуч ен и е: н а кван то во м ех ан и ч еско м язы ке и злуч ен и е — ф о то н ы как кван ты электро м агн и тн ы х во лн , след овательн о , кван там и электро м агн и тн о го и злуч ен и я являю тся ф о то н ы ; в этом см ы сле и сч езает п р оти во п о ло ж н о сть и р азли ч и е м еж д у вещ ество м и и злуч ен и ем , так как в ко н еч н о м сч ете н а кван то вом ур овн е стро ен и я м атер и и н о си телям и и злуч ен и я являю тся ч асти ц ы -ф о то н ы . И з тр ех сам ы х вы д аю щ и х ся о ткр ы ти й , н а ко то р ы х , как н а тр ех ки тах , зи ж д ется со вр ем ен н ая ко см о ло ги я, — о ткр ы ти е в 192 9 г. Э . Х аб б ло м всео б щ его р азб еган и я галакти к, о ткр ы ти е в 196 5 г. А . П ен зи асом и Р . В и лсо н о м ко см и ч еско го м и кро во лн о во го ф о н о во го и злуч ен и я («р ели ктово е и злуч ен и е», п о Ш кло вско м у) и о ткры ти е в 19 98 -1 999 гг. д вум я гр уп п ам и ам ер и кан ски х астро н ом ов п о д р уко во д ством Б р ай ан а С м и д та и С о ла П ер лм уттер а ко см и ч еско го вакуум а с ан ти гр ави тац и ей , — сам ы м зам еч ательн ы м является о ткр ы ти е р ели кто во го и злучен и я как электро м агн и тн ого и злуч ен и я, н о си телям и ко то ро го являю тся ф о то н ы , и д ущ и е к н ам с м о м ен та Б о льш о го взр ы ва и зо тро п н о со всех сто ро н п р о стр ан ства В селен н о й : и зл уч ен и е и вещ ество ко гд а-то , в сам ую р ан н ю ю эп о х у ро ж д ен и я н аш ей В селен н о й , в со сто ян и и тер м о д и н ам и ч еско го р авн о веси я сущ ествовали как н ер азли ч и м о е ед и н ство , ко то ро е р асщ еп ляется п о м ер е р асш и р ен и я и ох лаж д ен и я В селен н о й . Т аки м о б разом , со вр ем ен н ое п о н и м ан и е и п р ед ставлен и е о вещ естве вклю ч ает все ви д ы ко см и ч еско го вещ ества:
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
373
373
1) тем н о е вещ ество в ко ро н е галакти ки ; 2) ви д и м о е вещ ество как элем ен тар н ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы , п о ле и п лазм а, а такж е ви р туальн ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы , атом ы с яд р ам и , м о лекулы , элем ен ты и т. д .; 3) ф о то н ы такж е — вещ ество в экстр ем альн ы х усло ви ях свер х п ло тн о сти , сверх вы со ко й тем п ер атур ы и свер х си льн ы х м агн и тн ы х п о лей , ко тор ы е со зд аю тся си льн ы м и п о лям и тяго тен и я. Т ако ва р еш аю щ ая ро ль тяготен и я в эво лю ц и и звезд н о -галакти ч еско го м и р а. М ы ещ е р аз х оти м п о д ч еркн уть, ч то тео р ем а П ен роуза— Х о ки н га о том , что си льн о е гр ави тац и о н н о е п о ле н еи зб еж н о и н ео д о ли м о п р и во д и т к си н гуляр н о сти , в связи с о ткр ы ти ем ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей , н е р асп ро стр ан яется н а этот ко см и ч ески й вакуум .
А си м м етр и я В сел ен н ой И так, н аш а В селен н ая со сто и т и з д вух ун и вер сальн ы х и ф ун д ам ен тальн ы х сф ер — вещ ествен н о й и вакуум н о й , ко тор ая, как м ы о тм ети ли , б ы ла откр ы та в сам о м ко н ц е Х Х сто лети я (в 19 98 -199 9 гг.). Д о этого вр ем ен и го сп о д ствую щ и м п р ед ставлен и ем о В селен н о й б ы ло то, ч то н аш а В селен н ая со сто и т и склю ч и тельн о и з вещ ества б ез вакуум н о й сред ы : В селен н ая есть вещ ествен н ая б ез ан ти вещ ества. В связи с эти м во зн и кает оч ен ь и н тер есн ы й ф и ло со ф ски й (н е то лько ) воп р о с: а п о ч ем у н аш а В селен н ая то лько вещ ествен н ая, то гд а как в м и р е сущ ествует зако н со п р яж ен и я ч асти ц и ан ти ч асти ц . Ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы всегд а и везд е сущ ествую т во взаи м н ом со п р яж ен и и . М ало то го, о н и всегд а и везд е р о ж д аю тся п ар о й : ч асти ц а и ан ти ч асти ц а — д ве сторо н ы о д н о й м ед али . Т ак всегд а сч и тали д о 19 57 г., ко гд а в м и р е элем ен тар н ы х ч асти ц п р о и зо ш ла н асто ящ ая «ко п ер н и кан ская» р ево лю ц и я, ко то р ая со кр уш и ла все н езы б л ем ы е п р и н ц и п ы си м м етр и и , п р еж д е всего п ро стр ан ствен н о й ч етн о сти — Р , а затем и си м м етр и и зар яд о во го со п р яж ен и я ч асти ц и ан ти ч асти ц : все д и скр етн ы е си м м етр и и — Р , С , Τ и С Р б ы ли н и зло ж ен ы со своего н езы б лем о го п ьед естала. В се эти си м м етр и и н ар уш али сь только в слаб ы х взаи м од ей стви ях, н о сохр ан яли п р еж н и й статус н езы б лем о сти во всех п ро ц ессах си льн ы х и электро м агн и тн ы х взаи м о д ей стви й : слаб о е взаи м о д ей стви е стало ар ен о й н и звер ж ен и я си м м етр и и Р , С , Τ и С Р . В о всех трех ти п ах взаи м о д ей стви й п о ка со хр ан яется только сверх ком б и н и р ован н ая ч етн о сть — С Р Т . Н о п оч ем у и каки м о б р азо м зако н взаи м н о го со п ряж ен и я вещ ества и ан ти вещ ества б ы л н ар уш ен в сам ую ран н ю ю эп о х у р о ж д ен и я н аш ей В селен н о й п о сле Б о льш о го взр ы ва, в р езультате ч его н аш а н аб лю д аем ая В селен н ая стала вещ ествен н о аси м м етр и ч н о й б ез ан ти вещ ества, гд е, п о сло вам А . А . Ф р и д м ан а, «м ы о б р еч ен ы ж и ть»? М ы акти вн о , с гл уб о ки м уб еж д ен и ем п р аво ты п о д д ер ж и в аем п о зи ц и ю и звестн ы х астр о ф и зи ко в и ко см о ло го в А . М . Ч ер еп ащ ука и А . Д . Ч ер н и н а, ко торы е в сво ей кн и ге « В селен н ая, ж и зн ь, ч ер н ы е д ы р ы » п о д ч ерки ваю т б ли зость ко см о ло ги и и ф и ло со ф и и в р еш ен и и ф ун д ам ен тальн ы х п ро б лем м и ро зд ан и я. П ро ясн яя эту б ли зо сть ко см о ло ги и и ф и ло со ф и и , зам еч ательн ы е уч ен ы е п и ш ут, ч то сам о й п р о д укти вн о й и д еей в совр ем ен н о м естествозн ан и и является и д ея ж и зн и . Е ю п р о н и зан ы все м и ф о ло ги ч ески е, р ели ги озн ы е, ф и ло соф ски е, со ц и о ло ги ч ески е уч ен и я в п ро ш ло м и н асто ящ ем : о н а стала сам о й п р од укти вн о й и д еей и в и сслед ован и и н аш ей В селен н о й , в ко см о ло ги и , астро ф и зи ке и ф и зи ке ч асти ц , н е говор я о б и о ло ги и , со ц и о ло ги и и т. д . и т. п .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
374
374
Т о лько и то лько в аси м м етр и ч н о й , вещ ествен н о й б ез ан ти вещ ества, В селен н о й во зм о ж н о р еальн о е сущ ество ван и е ж и зн и как тако вой : в си м м етри ч н о й В селен н о й вещ ества и ан ти вещ ества аб со лю тн о и склю ч ен а ж и зн ь. О н а р еальн о во зм о ж н а то лько в вещ ествен н о й В селен н о й как аси м м етри ч н о й б ез ан ти вещ ества. А б со лю тн о н ем ы сли м о п ред п о ло ж и ть о во зм о ж н о сти сущ ество ван и я В селен н о й в то м стро ен и и и стр уктур н о м м и ро устрой стве, в каки х о н а н аб лю д ается н ам и , если с сам о го н ач ала ро ж д ен и я ее всегд а и везд е н езы б лем ы м о ставался зако н взаи м н о го со п ряж ен и я вещ ества и ан ти вещ ества: п р и ан н и ги ляц и и вещ ества и ан ти вещ ества аб со лю тн о и склю ч ен о о б р азо ван и е сам о й н аш ей В селен н о й . С лед о вательн о , то лько и то лько в аси м м етр и ч н о й вещ ествен н о й б ез ан ти вещ ества В селен н о й возм о ж н а сам а ж и зн ь, в то м ч и сле и н ас как homo sapiens. П оэто м у п роб лем а аси м м етр и и В селен н о й является п р о б лем о й ф и ло со ф и и и ко см о ло ги и , ф и ло со ф и и и астр о ф и зи ки , ф и ло со ф и и и ф и зи ки ч асти ц : ко н еч н ы м см ы слом всех и сслед о ван и й в ко см о ло ги и , астр о ф и зи ке и ф и зи ке ч асти ц является ф и ло со ф ско е п о н и м ан и е и о см ы слен и е ф ен о м ен а ж и зн и , р о ли и м еста р азум н о го ч ело века, п р и ко ван н о го , п о сло вам вели ко го уч ен о го и ф и ло со ф а-м ы сли теля Б леза П аскаля, н авеч н о н а м ален ько й б ы ли н ке-З ем ле, н о сво и м р азум о м о хваты ваю щ его все п ро стр ан ство В селен н о й : п о ло ж ен и е ч ело века, п р и ко ван н о го н авеч н о к м алю сен ько й З ем ле н а сам о м кр аю Г алакти ки , н и ч тож н о , н о р азум ом о н п о сти гает всю В селен н ую . (П ро б лем у аси м м етри и В селен н о й м ы п о д р об н о р ассм отр ели в п ер во й ч асти н аш ей р аб о ты , п оэтом у н ет см ы сла ещ е раз п о втор ять.) З д есь то лько о тм ети м р езультаты н аш его и сслед о ван и я п р о б лем ы аси м м етр и и В селен н о й как вещ ествен н о й б ез ан ти вещ ества: 1. В сам у ю р ан н ю ю эп о х у р о ж д ен и я н аш ей В селен н о й п о сле Б ольш о го взр ы ва н аступ ает и н ф ляц и о н н ая стад и я, ко тор ая п ро д о лж ается м и лли ар д н ы е д о ли секун д ы : за это т п ром еж уто к вр ем ен и п о является класси ч еско е п ро стр ан ство вр ем я, о сущ ествляется взд ути е р азм ер а и о б ъ ем а н о вор о ж д ен н о й В селен н о й д о н еи м о вер н о й вели ч и н ы и п р о и схо д и т ген ези с элем ен тар н ы х ч асти ц , п р еж д е всего ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и о н о в и ан ти ф ерм и о н ов в аб со лю тн о р авн ом ко ли ч естве. Ч ер ез м и лли ар д н ы е д о ли секун д ы н ар астает катастро ф и ч еское р асш и р ен и е В селен н о й и о д н о вр ем ен н о р езко е п о хо ло д ан и е ее в р езультате катастро ф и ч еско го п ад ен и я тем п ер атур ы в м и лли ар д ы м и лли ар д ов м и лли ар д ов р аз д о 1 0 9 гр ад усо в, ко гд а стало во зм о ж н ы м взаи м о д ей стви е м еж д у ч асти ц ам и и ан ти ч асти ц ам и . 2. С катастро ф и ч ески м п ад ен и ем тем п ер атур ы , р езки м п о хо ло д ан и ем и р асш и р ен и ем В селен н о й со зд аю тся реальн ы е ф и зи ч ески е усло ви я д ля ан н и ги ляц и и ф ун д ам ен тальн ы х ф ерм и он о в (т. е. квар ко в и леп то н о в) и ан ти ф ер м и о н ов (ан ти квар ко в и ан ти леп то н о в): п ро и схо д и т вселен ская то тальн ая ан н и ги ляц и я ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и он о в и ан ти ф ер м и о н ов, в р езультате ч его ч асти ц ы ф ер м и о н ы и ан ти ч асти ц ы -ан ти ф ер м и о н ы п о ги б аю т в огн ен н о й ж ар о вн е то тальн о й ан н и ги ляц и и , п р евр ащ аясь в и злуч ен и е. О стаю тся «ж и вы м и » то лько и зб ы то ч н ы е ф ун д ам ен тальн ы е ф ер м и он ы — квар ки и леп то н ы б ез ф ун д ам ен тальн ы х ан ти ф ер м и о н о в — ан ти квар ко в и ан ти леп то н о в. Т ак о б р азую тся аси м м етр и и вещ ества б ез ан ти вещ ества: 1) квар ко вая аси м м етр и я б ез ан ти квар ко в; 2) леп то н н ая аси м м етр и я б ез ан ти леп то н о в;
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
375
375
3 ) П р о и схо д и т ко н вер си я, т. е. захват н укло н ам и — п ро то н ом и н ей тр о н ом — квар ко в, в р езультате ч его о б р азуется б ар и о н н ая аси м м етр и я, т. е. б ар и о н н ое вещ ество б ез ан ти б ар и о н о в. Р езультатом вселен ско й тотальн о й ан н и ги ляц и и это го вещ ества и ан ти вещ ества является п о р ази тельн о е со о тн о ш ен и е п р о то н о в и ф о то н о в как кван то в и злуч ен и я: о д и н п рото н н а м и лли ар д ф о то н ов — 1 p н а 109 γ.
А н ти м атер и я «О тц о м » ан ти м атер и и является П о ль Д и р ак, ко то р ы й в 19 29 г. в сво ей р аб о те, п о свящ ен н о й взаи м о д ей стви ю электрон а с электр ом агн и тн ы м п о лем , п р ед сказал сущ ество ван и е ан ти ч асти ц ы электр о н а с п о ло ж и тель н ы м зар яд ом : ч ер ез тр и год а ам ер и кан ски й астр о н о м А н д ер сен (р о д ом и з Н ью -Й ор ка), н е зн авш и й р аб оту П о ля Д и р ака о б ан ти ч асти ц е электро н а с п о ло ж и тельн ы м зар яд ом , в косм и ч ески х луч ах о б н ар уж и л части ц у с п о ло ж и тельн ы м зар яд ом , п о всем о стальн ы м сво й ствам то ж д ествен н ую электр о н у с о тр и ц ательн ы м заряд ом . В статье, котор ую А н д ерсен п р и н ес в ред акц и ю ф и зи ч еско го ж ур н ала д ля о п уб ли ко ван и я, ч асти ц а с п о ло ж и тельн ы м заряд ом , п о всем о стальн ы м сво й ствам и д ен ти ч н ая электро н у, ещ е н е н азы валась п о зи тр о н ом : р ед акто р п р ед л о ж и л А н д ер сен у н азвать ч асти ц у с п о ло ж и тельн ы м заряд о м как ан ти ч асти ц у электр о н а — п о зи тр о н ом , с ч ем А н д ер сен со гласи лся. Т ак А н д ер сен стал автор ом п о зи тро н а как ан ти ч асти ц ы электро н а и тем сам ы м п о д твер д и л тео р ети ч еско е п р ед сказан и е Д и рака о б ан ти части ц е электро н а. П оэто м у 19 32 -193 4 гг. м о ж н о сч и тать год ам и н аступ лен и я эр ы ан ти м атер и и : в 19 34 г. П о лю А н д р и ен у Д и р аку, тр и д ц ати д вух летн ем у ф и зи ку -теор ети ку, б ы ла вр уч ен а Н об елевская п р ем и я, а А н д ер сен стал лаур еатом Н о б елевско й п р ем и и п о зж е, в 1 938 г. В сво ей Н о б елевско й лекц и и вели ки й ф и зи к П о ль Д и р ак, в ч астн о сти , сказал, ч то во В селен н о й д о лж н ы сущ ество вать все ан ти ч асти ц ы , соо тветствую щ и е всем ч асти ц ам . М ало то го , Д и рак сч и тал, ч то в н ей д о лж н ы сущ ествовать ан ти звезд ы , ан ти галакти ки , со ставляю щ и е о со б ы й м и р ан ти м атери и — ан ти м и р . П ерво е теорети ч еско е п р ед сказан и е о сущ ество ван и и всех ан ти ч асти ц , со ответствую щ и х всем ч асти ц ам , б лестящ е б ы ло п о д твер ж д ен о в м н о гоч и слен н ы х эксп ер и м ен тах 5 0 -х го д о в Х Х века: б ы ли эксп ер и м ен тальн о об н аруж ен ы и о ткры ты п р акти ч ески все ан ти ч асти ц ы , со о тветствую щ и е всем ч асти ц ам . Э то б ы ла вели кая эп ох а ан ти м атер и и , ко тор ая вд ох н овляла и п р и зы вала м о лод ы е ум ы (и н теллекты ) ф и зи ко в-теорети ко в и эксп ер и м ен татор ов к сам о заб вен н о м у п о и ску ан ти м атер и и во В селен н о й и ан ти м и р а в н ей : м ы , м о лод ы е ф и ло со ф ы , то гд а ж и ли заво ро ж ен н о и б ы ли вд ох н о влен ы это й вели ко й п ро д укти вн о й и д еей ан ти м атер и и и ан ти м и ро в. Н о втор ом у тео р ети ч еско м у п р ед сказан и ю П о ля Д и р ака о б ан ти звезд ах, ан ти галакти ках , со ставляю щ и х ан ти м и р , н е суж д ен о б ы ло о п р авд аться: во В селен н о й , п о кр ай н ей м ер е в н ам и звестн ом м етагалакти ч еском п ро стр ан стве В селен н о й , со д ер ж ащ ем 10 21 звезд и 1 0 11 галакти к, со вр ем ен н ы е ко см о ло ги ч ески е и астро ф и зи ч ески е н аб лю д ен и я н е заф и кси р овали н и о д и н ф акт сущ ество ван и я ан ти звезд , ан ти галакти к, п р ед сказан н ы х П о лем Д и р ако м — вели ки м ф и зи ком всех вр ем ен , в сво ей Н об елевской лекц и и . В ели ки е такж е о ш и б аю тся в сво и х п р ор оч ествах : о н и ж е лю д и , ко тор ы м сво й ствен н о ош и б аться. К ак-то вели ки й Н и льс Б о р сказал, ч то б о льш ая ош и б ка вели ко го уч ен о го всегд а таи т в себ е вели кую тай н у: п о зн ан и е всегд а н ац елен о н а р азгад ку и п о сти ж ен и е эти х
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
376
376
вели ки х тай н п р и р о д ы — П р и р од а н еи сч ер п аем а в со кр ы ти и сво и х тай н : о н а н ас завор аж и вает эти м и н ер азгад ан н ы м и тай н ам и , о ткр ы ти е глуб и н н о й и ф ун д ам ен тальн о й тай н ы всегд а п р ед ставляет со б о й вели кую эп о х у, ко то р ая лом ает п р ед ел стар ы х стер еоти п ов и тр ад и ц и й ф о рм и м ето д о в н ауч н о го п о зн ан и я и р азд ви гает го р и зо н т н аш его м ы ш лен и я, вы хо д я за р ам ки д ан н о й культур ы , и п р о клад ы вает н о вы е п ути в п о сти ж ен и и н аш его м и ро зд ан и я В селен н о й . М ы в н аш ей р аб о те п од ро б н о и сслед о вали и р ассм о тр ели , как в сам о м «зар о д ы ш е» то тальн о й ан н и ги ляц и и б ы ла ун и ч то ж ен а («п о х орон ен а» н авсегд а) ан ти м атер и я — ф ун д ам ен тальн ы е ан ти ф ер м и о н ы (квар ки и леп то н ы ). А . Д . С ах аров в 60 -е го д ы Х Х века о д н и м и з п ер вы х глуб о ко и сслед о вал ко н ц еп ц и ю аси м м етр и и В селен н о й как вещ ествен н о й б ез ан ти вещ ества: п о ч ем у б ы л н ар уш ен зако н взаи м н о го со п р яж ен и я ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы ? О н о тм ети л след ую щ и е ф и зи ч ески е усло ви я: 1) р асп ад п р о то н а: эта б ы ла тогд а н е то лько см елая, н о и кр ай н е д ер зкая и д ея»; 2) н ар уш ен и е (н есо хр ан ен и е) си м м етр и и — С и ком б и н и р ован н о й си м м етр и и — С Р ; 3) н естац и о н ар н о сть В селен н о й .
§3. А н ти тя готен и е к ак в ак уум н ая сф ер а В сел ен н ой К ак м ы уж е п и сали в н аш ей р аб оте, тяготен и е и ан ти тяго тен и е есть д ве сторо н ы п р о явлен и я од н о й п ро ти воп о ло ж н о сти : ан ти тяго тен и е есть отр и ц ательн о е д авлен и е как п ло тн о сть эн ер ги и , ум н о ж ен н ая н а квад р ат скор о сти света (с ). В ф и ло со ф ско м п лан е тяго тен и е и ан ти тяго тен и е — п р о явлен и е ед и н ства п ро ти во п о ло ж н о стей : таки м ед и н ством п ро ти во п о ло ж н о стей является сверхп ло тн о сть (и ли ги п ер п ло тн о сть, б еско н еч н ая п ло тн о сть) м атер и и , ко то р ая о д н о вр ем ен н о и скр и вляет (сж и м ает, коллап си р ует) и ли р астяги вает, р асш и ряет стр уктур у п р о стр ан ства вр ем ен и . О д н и м сло вом , в ф и ло со ф ско м асп екте ед и н ством п роти во п о ло ж н остей является п ло тн о сть м атер и и (а п о д п ло тн о стью м атер и и м ы п о н и м аем как п лотн о сть вещ ества, так и п ло тн о сть вакуум а), п оэтом у м атер и я как ф и ло со ф ская катего р и я н а со вр ем ен н о м ур о вн е н аш и х зн ан и й о В селен н о й вклю ч ает как п о н яти е вещ ества (в сверх п ло тн о м со сто ян и и его и сч езает всяк о е р азли ч и е м еж д у ч асти ц ам и , кван там и п о лей , п лазм о й и ви р туальн о стью и т. д .), так и п о н яти е вакуум а: п о ка сам ы м и ш и ро ки м и естествен н о н ауч н ы м и п о н яти ям и в о б ласти ч асти ц , астро ф и зи ки и ко см о ло ги и являю тся д ва ф ун д ам ен тальн ы х и ун и версальн ы х п о н яти я — вещ ество и ко см и ч ески й вакуум , которы й , как м ы уж е о тм ети ли , б ы л эксп ер и м ен тальн о о ткры т в сам о м ко н ц е Х Х сто лети я. П о зн ам ен и то й ф орм уле Ε = М с 2 вещ ество есть взаи м о связь и взаи м о п р евр ащ аем о сть м ассы и эн ер ги и п р и ско ро стях , б ли зки х с : тяго тен и е вещ ества — п р оявлен и е этой взаи м о связи и взаи м о п р евр ащ аем о сти м ассы и эн ер ги и при с . К о см и ч ески й вакуум — о со б ая ф орм а ко см и ческо й эн ер ги и , связан н ая с п ло тн о стью эн ер ги и , ч и слен н о е зн ач ен и е ко то ро й со ставляет 1 0 -30 г/см 3. Э то о зн ач ает, ч то п ло тн о сть эн ер ги и ко см и ч еско го вакуум а со ставляет п о ч ти 67 % всей м и ро во й эн ер ги и в н аш ей В селен н о й . С п ец и ф и ч н о сть п ло тн о сти это й эн ер ги и вакуум а со сто и т н е то лько в ко ли ч ествен н о м д ом и н и р о ван и и (п р еоб лад ан и и ) н ад п ло тн о стью всех н евакуум н ы х ко м п о н ен то в ко см и ческо й сф ер ы вещ ества (т. е. тем н о го вещ ества в кор о н е галакти к, и х ско п лен и й и сверх ско п лен и й ), ви д и м о го вещ ества, п реж д е всего звезд н о го м и ра и и злуч ен и я, н о и в ее кач ествен н о й о соб ен н о сти : эта кач ествен н ая о со -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
377
377
б ен н о сть п ло тн о сти эн ер ги и вакуум а со сто и т в ее ан ти тяго тен и и , ан ти гр ави тац и и как о тр и ц ательн ом д авлен и и (а такж е о тр и ц ательн о й м ассы ). О тр и ц ательн о е д авлен и е есть п ло тн о сть эн ер ги и со зн ако м «м и н ус», ум н о ж ен н ая н а квад р ат ско ро сти света. Т яго тен и е сво ей гр ави тац и о н н о й си ло й п р и тяги вает д ве ч асти ц ы , со ед и н яет и о б ъ ед и н яет и х в со ставн ую ц ело стн ую си стем у и сох ран яет эту ц ело стн о сть, а затем м о ж ет д аж е р азр уш и ть (сж ать, ко ллап си р о вать), о б р азуя и з звезд б елы е кар ли ки , п ульсар ы как н ей тр о н н ы е звезд ы и ч ер н ы е д ы р ы , а такж е квазар ы и свер хм асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы в яд р ах акти вн ы х галакти к: тяго тен и е есть си ла гр ави тац и о н н ого п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са как катастр о ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я). О н а вы п о лн яет три ф ун д ам ен тальн ы е ф ун кц и и в н аш ем м и р озд ан и и : 1) со зи д ательн ая ф ун кц и я в о б р азо ван и и кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н о й , ко м п о н ен там и ко то ро й являю тся звезд ы , галакти ки , и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я, со ставляю щ и е м етагалакти ч еско е п р остр ан ство В селен н о й ; 2) ф ун кц и я и х усто й ч и во го со хр ан ен и я в п р о стр ан стве и во вр ем ен и : б ез это го усто й ч и во го со хр ан ен и я кр уп н о м асш таб н о й стр уктур ы В селен н ой н ем ы сли м о сам о сущ ество ван и е н аш ей В селен н о й как ц ело стн о й суп ер си стем ы ; 3) тр етья ф ун кц и я тяго тен и я состо и т в р азр уш и тельн о й си ле гр ави тац и о н н ого п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са): звезд ы р ан о и ли п озд н о ги б н ут, и сч ер п ав все яд ер н о е го рю ч ее в сво и х н ед р ах ; галакти ки стал ки ваю тся д руг с д р уго м , и б о льш и е элли п ти ч ески е галакти ки -«кан н и б алы » п о гл о щ аю т м ален ьки е, ко то р ы е ух о д ят в н еб ы ти е. Е сть галакти ки -«сам о уб и й ц ы », в яд р ах ко то р ы х об р азую тся сверх м асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы (такж е квазар ы ): эти св ер хм асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы в р езультате ко ллап са м о гут п р евр ати ть галакти ки в ко н еч н ом сч ете п утем сли ян и я и х в си н гуляр н о сть. Е сли б ы во В селен н о й сущ ество вало од н о вещ ество и о д н о тяготен и е, то ее суд ьб а б ы ла б ы н е то лько п еч альн о й , н о и тр аги ч н о й : в ко н еч н ом счете вещ ествен н ая В селен н ая с ее тяго тен и ем , гр ави тац и ей сам а себ я ко ллап си р о вала в си н гуляр н о сть. Н о все это п р о и зо й д ет в то м случ ае, если н аш а В селен н ая то лько и то лько вещ ествен н ая б ез ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей : ф и ло со ф ски й см ы сл и зн ач и м о сть о ткры ти я в сам ом ко н ц е п р о ш ло го (то лько ч то уш ед ш его ) века заклю ч ается в то м , ч то н аш а В селен н ая и зб еж и т в ц ело м ко ллап са и си н гуляр н о сти : и сто ч н и ком и ф и зи ч еско й п р и ч и н о й это го является сущ ество ван и е в н аш ей В селен н о й вм есте с вещ ество м с его тяго тен и ем , гр ави тац и ей ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей . К о см и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей п р о ти во сто и т вещ еству и м еш ает его тяго тен и ю , гр ави тац и и осущ естви ть вселен ски й ко ллап с и си н гуляр н о сть п утем ускор ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й .
В ак уум И так, В селен н ая н аш а п р ед ставляет со б о й п о -сво ем у стр о ен и ю ед и н ство вещ ества (тем н о го вещ ества, ви д и м о го вещ ества и и злуч ен и я) и ко см и ч еско го вакуум а, о ткры то го н акан ун е н о во го ты сяч елети я: вещ ество — это тяго тен и е как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са), а ко см и ч ески й вакуум — это ан ти тяго тен и е как си ла ан ти гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я (р астяги ван и я, р асш и р ен и я). П о этом у в свете вещ ествен н о го и вакуум н о го стро ен и я н аш ей В селен н о й , ее тяго тею щ ей и ан ти тяго тею щ ей си л н аступ и ло вр ем я сущ ествен н о го (т. е. р ад и кальн о го ) п ер есм отр а важ н ей ш и х тр ад и ц и он н ы х о б щ и х во ззр ен и й н а ф и ло со ф и ю В селен н о й : д ля ф и ло -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
378
378
со ф ско го о см ы слен и я и п о н и м ан и я сущ его В селен н о й п ро б лем о й № 1 является и зн ач альн о е со сто ян и е всех н ач ал н аш ей В селен н о й . И з ч его и как во зн и кла В селен н ая — ф ун д ам ен тальн ы й и п ер вы й воп р о с и н ауки (астро ф и зи ки , ко см о ло ги и и ф и зи ки ч асти ц ), и ф и ло со ф и и , ко тор ая с сам о го сво его заро ж д ен и я и стан о влен и я п р еж д е всего стави ла эти во п ро сы — «и з ч его » и «как» и п ы талась р еш и ть. О д н ако все эти п о п ы тки вели ки х ф и ло со ф о в н е увен ч али сь и н е м о гут увен ч аться усп ехо м в си лу сам о го х арактер а ф и ло со ф ско й д еятельн о сти как ум о зр и тельн ой и о твлеч ен н о го м ы ш лен и я, ли ш ен н о го х ар актер а м атем ати ч еского и эксп ер и м ен тальн о го м о д ели р о ван и я. И вм есте с тем и м и (ф и ло со ф ам и -м ы сли телям и ) б ы ли п о стули р ован ы вели ки е п р о зр ен и я — и д еи , ко н ц еп ц и и , уч ен и я («Д ао » Л ао -Ц зы , ап ей р о н А н акси м ан д р а, ато м Д ем о кр и та, о го н ь Г ер акли та, и д ея П латон а как м о д ель сущ его , суб стан ц и я С п и н о зы , аб со лю т Г егеля и В л. С о ловьева и т. д . и т. п .). Ф и ло со ф ы -м ы сли тели так и ли и н ач е всегд а и везд е стави ли во п р о сы — «и з ч его » и «как» р о д и лась та В селен н ая, гд е н а м ален ько й б ы ли н ке-Зем ле, затерян н о й гд е-то н а сам ы х о кр аи н ах М леч н о го П ути ср ед и ста м и лли ар д о в его солн ц , п о яви ли сь ж и зн ь, ч ело век и р азум . О б ъ екто м ф и ло соф ско го м ы ш лен и я и со зн ан и я всегд а б ы л м и р , в ко торо м ж и вет ч ело век со всем и его ж и зн ен н ы м и п р об лем ам и р ад о стью и гор ем , д р ам о й и тр агед и ей : ч ело век всегд а и везд е стр ем и лся и стр ем и тся п о зн ать и п о сти ч ь этот м и р. Н о д ля ф и лосо ф и и п о сти ж ен и е м и р озд ан и я н е является и н е м о ж ет б ы ть то лько зн ан и ем о б это м м и р е: п о сти ж ен и е ч ело веком м и р озд ан и я — сам о п о зн ан и е ч ело веко м сам о го себ я и сво его п р ед н азн ач ен и я в этом м и р е. Ч ер ез п о зн ан и е п р и р од ы ч еловек п р еж д е всего п о зн ает сам о го себ я как ч асть это й п р и род ы . К ак сказал вели ки й Л . Ф ей ер б ах , п р и ро д а в ч ело веке и ч ер ез п о ср ед ство его п о зн ает сам у себ я. Н и ж е м ы р ассм о тр и м тр и ко н ц еп ц и и о н ач але всех н ач ал р о ж д ен и я н аш ей В селен н о й , котор ы е б ы ли сф о рм ули ро ван ы во в то ро й п о ло ви н е уш ед ш его сто лети я и так и ли и н ач е ш и ро ко и акти вн о об суж д али сь н ауч н о й о б щ ествен н о стью — астро ф и зи кам и , ко см о ло гам и и ф и зи кам и ч асти ц : п р о б лем а н ач ала всех н ач ал р о ж д ен и я В селен н о й в о д и н ако во й степ ен и зн ач и м о сти б ы ла п р о б лем о й № 1 тех и д р уги х уч ен ы х . 1 . Э то сф о рм ули р о ван н ая Г . А . Г ам о вы м в 1 940 -1950-е гг. го р яч ая м о д ель В селен н о й д ля п о луч ен и я вещ ества и о б р азо ван и я вещ ествен н о й В селен н о й : р ан н яя эп ох а стан о влен и я В селен н о й п р ед ставляла со б о й яд ерн ы й ко тел, гд е б ы ли свар ен ы сам ы е легки е яд р а во д ор од а и гели я. В од оро д и гели й являю тся сам ы м и р асп ро стр ан ен н ы м и элем ен там и , и з котор ы х о б разую тся и о б р азо ван ы звезд ы в галакти ках : и х соо тн о ш ен и е со ставляет 75 % во д о ро д а и 2 3 % гели я, а о стальн ы е 2 % — тяж елы е элем ен ты . Д ля Г . Г ам ова н ач ало м всех н ач ал ро ж д ен и я В селен н о й б ы ло свер х п ло тн о е вещ ество п р и сверх вы со кой тем п ер атуре в м и лли ар д ы м и лли ар д ов гр ад усо в: это сверх п ло тн о е вещ ество п ри м и лли ар д ах м и лли ар д о в гр ад усо в теп ла — ф и зи ч еско е усло ви е тер м о яд ер н о й р еакц и и в сам ую р ан н ю ю эп ох у р о ж д ен и я В сел ен н о й п о сле Б о льш о го взры ва. В о д оро д и гели й , р асп ростр ан ен н о сть ко то р ы х о б есп еч и вает вещ ествен н ы й со став н аш ей В селен н о й , б ы ли свар ен ы в эти х терм ояд ер н ы х реакц и ях в сам ую р ан н ю ю эп оху н аш ей В селен н о й . (П о ка м ы аб стр аги р уем ся о т н али ч и я тем н ого вещ ества, т. е. скр ы ты х м асс, в кор о н ах (гало ) галакти к.) В ц ело м м о ж н о о тм ети ть, ч то гор яч ая м о д ель В селен н о й Г . Г ам ова — м о д ель д ля п о луч ен и я вещ ества (т. е. ви д и м о го вещ ества, «светящ его ся» вещ ества) и д ля о б р азован и я вещ ествен н о й В селен н о й б ез ко см и ч еско го вакуу м а. В ещ ество , и з ко то ро го о б р азу -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
379
379
ется вещ ествен н ы й со став н аш ей В селен н о й , п о луч ается и з сверх п ло тн о го и сверх гор яч его вещ ества в тер м о яд ер н о м ко тле в р ан н ю ю эп ох у стан о влен и я н аш ей В селен н о й п о сле Б о льш ого взр ы ва: н ач ало м всех н ач ал стан о влен и я н аш ей В селен н о й и ко н стр уи ро ван и я кр уп н о м асш таб н ой вещ ествен н о й стр уктур ы В селен н о й б ы ло сверх п ло тн о е вещ ество , ср авн и м о е с п ло тн о стью яд ер н о й м атери и в ато м ах . И з вещ ества, п ло тн о сть ко то ро го ср авн и м а с п ло тн о стью яд ер н о й м атери и , ко н стр уи р уется н аш а вещ еств ен н ая В селен н ая: гам овская В селен н ая — то лько и то лько вещ ествен н ая с ее тяго тен и ем , гр ави тац и ей б ез ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей . 2 . В тор ая м о д ель В селен н о й — ко см о ло ги ч еская си н гуляр н о сть как н ач ало всех н ач ал н аш ей В селен н о й : ко см о ло ги ч еская си н гуляр н о сть — то ч ка (н ен улево го р азм ер а в соответстви и с со отн ош ен и ем н ео п р ед елен н о стей ) б ескон еч н о й п ло тн о сти м атер и и и и скр и влен н о го п р о стр ан ства-вр ем ен и (м ы о си н гуляр н о сти п и сали н а п р о тяж ен и и всей н аш ей р аб о ты , п о этом у зд есь н ет см ы сла сн о ва п о втор ять все). Б езусло вн о, вы р аб о тка и д еи си н гу ляр н о сти как ф ун д ам ен тальн о й и д еи в со вр ем ен н о й ко см о ло ги и , астро ф и зи ке и ф и зи ке ч асти ц яви лась м ощ н ы м сти м ули р ую щ и м ф актор ом п о н и м ан и я и о со зн ан и я об щ ей теор и и о тн о си тельн ости как тео р и и си льн ы х п о лей тяго тен и я п ри ско р о стях , б ли зки х к ско р о сти света с 2, и н ео б хо д и м о сти со зд ан и я н о во й кван то во й тео р и и грави тац и и д ля теор ети ч еско го о созн ан и я и о см ы слен и я сам о й си н гуляр н о сти , в о кр естн о сти котор о й п ер естаю т р аб о тать все н ад еж н о устан о влен н ы е ф и зи ч ески е зако н ы . В этом со сто и т о сн овн о й ф и ло со ф ски й см ы сл и зн ач и м о сть и д еи си н гул яр н ости : о н а стави т п р ед ел п р и м ен и м о сти О Т О Э й н ш тей н а и о ткр ы вает н о вы й ф ун д ам ен тальн ы й го ри зо н т п р о д ви ж ен и я вглуб ь м атер и и и п ро стр ан ства-вр ем ен и д ля н ауч н о го п о зн ан и я и ф и ло со ф ско го о см ы слен и я его вп еч атляю щ и х д о сти ж ен и й . В ч ем ж е в свете н ам и р ассм атр и ваем о й п р о б лем ы о н ач але всех н ач ал со сто и т ф и ло со ф ская зн ач и м о сть и см ы сл си н гуляр н ости ? С и н гуляр н о сть в ф и ло соф ско м о см ы слен и и и п о н и м ан и и — глуб о ко п р о ти вор еч и во е п о н яти е (катего р и я), во п лощ аю щ ее в сво ем со д ер ж ан и и ед и н ство тяго тен и я, гр ави тац и и и ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и : си н гуляр н о сть как б еско н еч н ая п ло тн о сть — ф ен о м ен сам оо тр и ц ан и я, сам оо тталки ван и я, ф ен о м ен , ко то р ы й сам себ я о тр и ц ает. П о чем у и каки м об р азом ? Б еско н еч н ая п ло тн о сть — р езультат ко ллап са как катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я вещ ества и п ро стр ан ства-врем ен и : в р езультате это го все сущ ее п р евр ащ ается в о д н у гр ави тац и он н ую м ассу и , след о вательн о , эн ер ги ю в со ответстви и со зн ам ен и той ф о рм уло й Ε — М с 2. Н о эта гр ави тац и о н н ая м асса н е есть класси ч еско е явлен и е, а является кван то вы м , т. е. кван то во -гр ави тац и о н н ы м явлен и ем — м и кр о грави тац и я, п о д ч и н яю щ аяся кван товы м зако н о м ерн о стям . М и кр о гр ави тац и я как кван товы й ф ен о м ен д о лж н а и , д ей стви тельн о , п о д ч и н яется кван то вы м зако н ам кван то во й гр ави тац и и , со отн ош ен и я н ео п р ед елен н о стей и кван то ван и я — «кван т» м атери и , «кван т» п р о стр ан ства и «кван т» вр ем ен и : н е является ли это кван тован и е гр ави тац и и п р ед елом си лы тяго тен и я как гр ави тац и о н н о го ко ллап са? И н ы м и сло вам и , ко ллап с как катастр оф и ч еско е гр ави тац и о н н о е сж ати е см о ж ет ли и д альш е ко ллап си ровать «кван т» м атер и и , п р остр ан ства и вр ем ен и ?! О твет д о лж ен б ы ть о тр и ц ательн ы м : м и кро гр ави тац и я как кван то ван н о е явлен и е вр яд ли п о д вер гн ется д альн ей ш ем у ко ллап си р ован и ю . П оэтом у м о ж н о зад авать во п ро с: н е является ли «кван то ван и е» м атер и и , п ро стр ан ства и врем ен и ко н еч н ы м п р ед елом
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
380
380
тяго тен и я как гр ави тац и о н н о го сж ати я? И вм есте с тем это т кван то вы й п р ед ел как ко н еч н о сть д ей стви я тяготен и я, гр ави тац и и н е является ли н ач ало м п о явлен и я ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и : вед ь ан ти тяго тен и е, ан ти гр ави тац и я — п ло тн о сть со зн ако м «м и н ус», ум н о ж ен н ая н а квад р ат скор о сти света — с , как о б этом п и ш ут автор ы зам ечательн о й кн и ги «В селен н ая, ж и зн ь, ч ерн ы е д ы р ы » член -кор р есп он д ен т Р А Н А . М . Ч ер еп ащ ук и п р о ф ессо р, д о кто р ф и зи ко -м атем ати ч ески х н аук А . Д . Ч ер н и н . Б еско н еч н ая п ло тн о сть в ф и ло со ф ском п о н и м ан и и сам а п о себ е — сво е со б ствен н о е сам оо тр и ц ан и е, т. е. о тр и ц ательн о е д авлен и е, о тр и ц ательн ая м асса как сам оо тр и ц ан и е, сам о р астяги ван и е, сам о уд ален и е тел д р уг о т д р уга. Т ак, в си н гуляр н о сти тяго тен и е сам о п о себ е п о ро ж д ает ан ти тяго тен и е, гр ави тац и я — ан ти гр ави тац и ю : тяго тен и е сам о п о себ е стан о ви тся в си н гу ляр н о сти ан ти тяго тен и ем , гр ави тац и я п р евр ащ ается в ан ти гр ави тац и ю . И н ач е н ам чуж д о п о н и м ан и е, п о ч ем у ко см о ло ги ч еская си н гу ляр н ость как и зн ач альн о е н ач ало катастро ф и ч ески взр ы вается Б о льш и м взр ы вом , в чем ж е п р и ч и н а и и сто ч н и к ф ен о м ен а и н ф ляц и о н н о го уско р ен и я ро ж д аем о й н аш ей В селен н о й , как и каки м о б р азом ген ер и р ую тся элем ен тар н ы е части ц ы и ан ти ч асти ц ы , откуд а п о является класси ч еско е п р о стр ан ство -вр ем я. В ед ь Б о льш о й взр ы в н е вн еш н яя какая-то м и сти ч еская си ла, катастро ф и ч ески взры ваю щ ая ко см о ло ги ч ескую си н гуляр н о сть как н ач альн о е со стоян и е В селен н о й : вн е си н гу ляр н о сти н е б ы ло и н е м о гло б ы ть н и како й аб со лю тн о й си лы (н и м и сти ч еско й , н и тео л о ги ч еско й , н и ан тр о п о ло ги ческо й и т. д .), ко то р ая о б лад ала б ы сп о соб н о стью катастро ф и ч ески взр ы вать си н гуляр н о сть: Б о льш о й взр ы в — д ело сам о й си н гуляр н о сти как ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и как си л ы о тр и ц ательн о го д авлен и я, отр и ц ательн о й м ассы , ч уд о ви щ н о й си лы катастро ф и ч еско го сам о о тр и ц ан и я и сам о отталки ван и я. В п о след н и е д есяти лети я п р ош ло го (Х Х ) века н аш а д и алекти ка в такую н ем и ло сть п ала у п севд о н оваторо в -ф и лосо ф ов, ч то д аж е стр аш н о озвуч и вать ее и м я: я н е за стар ую д и алекти ку, а за соверш ен н о н овую , о твеч аю щ ую сво и м ф и ло соф ски м со д ер ж ан и ем н о вей ш и м д о сти ж ен и ям в о б ласти со вр ем ен н о го естество зн ан и я, п р еж д е всего ф и зи ки ч асти ц , астро ф и зи ки и ко см о ло ги и , а такж е н ели н ей н о й д и н ам и ки — теор и и х ао са Э . Л о р ен ц а, тео р и и сам оо рган и зац и и (т. е. си н ер гети ки ) Г . Х акен а, И . П ри го ж и н а и м н о ги х д р уги х . С то и т о тм ети ть и о со б о п од ч ер кн уть, ч то вся втор ая п о ло ви н а п рош ло го (Х Х ) века п р ед ставляет со б о й гр ан д и о зн ы е п о сво ей глуб и н е и н асы щ ен н о сти , п о н асто ящ ем у р ево лю ц и он н ы е сд ви ги и о ткр ы ти я во об щ е в со вр ем ен н о м естествозн ан и и , в ч астн о сти и о со б ен н о сти в совр ем ен н о й ф ун д ам ен тальн о й ф и зи ке ч асти ц , астро ф и зи ке и ко см о ло ги и : ф и ло со ф и я (о соб ен н о стар ая д и алекти ка) п р о зяб ает все ещ е в стад и и п ер во й п о лови н ы Х Х в., а естествен н ы е н ауки (о со б ен н о ф и зи ка ч асти ц , астр о ф и зи ка и ко см о ло ги я) п ер еш агн ули Х Х век и вступ и ли в н о во е ты сяч елети е н е то лько вели ки м и о ткр ы ти ям и , н о и ф ун д ам ен тальн ы м и п р о б лем ам и п о и ска н о во го го р и зо н та м и р а и м ы ш лен и я: о ткр ы ти я и д о сти ж ен и я в ф и зи ке ч асти ц , астро ф и зи ке и ко см о ло ги и н асто лько р ад и кальн ы и п о сво ем у ф и ло со ф ском у см ы слу и зн ач и м о сти р ево лю ц и о н н ы , ч то с п ом ощ ью тр ад и ц и о н н о го ф и ло со ф ско го сп о со б а и м етод а м ы ш лен и я аб солю тн о н ево зм о ж н о н и п о н и м ан и е и х , н и о см ы слен и е: н ео б хо д и м а разр аб о тка н о во й катего р и альн о й стр уктур ы д и алекти ки м ы ш лен и я н а о сн о ве о б об щ ен и я эти х вп еч атляю щ и х и зах ваты ваю щ и х д ух откр ы ти й . 3 . Т р етья м о д ель о н ачале всех н ач ал ро ж д ен и я н аш ей В селен н о й — ко см и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей : ко см и ч ески й вакуум как ф ен о -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
381
381
м ен н е м о г во зн и кн уть и з вещ ествен н о го н ач ала, а, н ао б о ро т, сам о вещ ество п о является и о б р азуется и з ко см и ч еско го вакуум а с ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей . П о ка н ам н еи звестн а п р и ро д а ко см и ч еско го вакуум а, п о этом у н е след ует о то ж д ествлять его с ви р туальн ы м кван то вы м вакуум о м .
Д ости ж ен и я и п р обл ем ы I. 1 . В о б ласти ф и зи ки ч асти ц , как м ы и сслед о вали в п ер во м р азд еле н аш ей р аб о ты , о сн о вн ы м и д о сти ж ен и ям и след ует п р и зн ать след ую щ и е м ом ен ты : п ер во е — это со зд ан и е ед и н о й тео р и и электро слаб ы х взаи м о д ей стви й ; втор о е — это ф о рм и ро ван и е кван то во й хро м о д и н ам и ки ; тр етье — это Б о льш о е о б ъ ед и н ен и е как тео р ети ч ески й си н тез теор и и электр о слаб ы х взаи м о д ей стви й и К Х Д . 2. В сторо н е от это го о б ъ ед и н и тельн о го п р о ц есса все ещ е о стается гр ави тац и я. П оэто м у сам о й п ервоо ч еред н о й зад ач ей в ф и зи ке части ц в п ер вы е д есяти лети я XXI в. является п о стро ен и е кван то во й гр ави тац и и и со зд ан и е ед и н о й теор и и «всего сущ его », т. е. всех ч еты р ех ти п ов взаи м о д ей стви й — С В , Э М В , С Л В и Г В . С ам о й п о п уляр н о й ед и н о й теор и ей «всего » п о ка о стается тео р и я суп ер стр ун : вс е элем ен тар н ы е ч асти ц ы в н ей р ассм атри ваю тся как во зб уж д ен н ы е со сто ян и я ви б р ац и й струн , у ко то р ы х о тсутствует то лщ и н а, а п р отяж ен н о сть и склю ч и тельн о м ала — 10-33 см . 3. В ф ун д ам ен тальн о й ф и зи ке ч асти ц Б ольш о е о б ъ ед и н ен и е как си н тез К Х Д и электро слаб ой м о д ели п р ед п о лагает н естаб и льн о сть п р о то н а. Э та п р о б лем а н естаб и льн о сти (т. е. р асп ад а) п ро то н а о соб ен н о важ н а и сущ ествен н а с то ч ки зр ен и я ф и лосо ф и и . Т аки м о б р азом , зам еч ательн ы е д о сти ж ен и я в ф ун д ам ен тальн о й ф и зи ке ч асти ц — это н еум о ли м о е и н еп р ер ы вн о е д ви ж ен и е к п ер во н ач алу всего н аш его м и ро зд ан и я, т. е. к ед и н о м у и зн ач альн о м у со сто ян и ю Б о льш о го взры ва, в р езультате ко то ро го ро ж д ается и во зн и кает н аш а В селен н ая. II. 1 . В о б ласти астро ф и зи ки (тео р ети ч еско й и эксп ер и м ен тальн о -н аб лю д ательн о й ) такж е д о сти гн уты во второй п о ло ви н е Х Х в. вн уш и тельн ы е и зам еч ательн ы е усп ех и , о ткр ы ти я, с ко тор ы м и такж е связан ы н ер еш ен н ы е важ н ы е п р о б лем ы . К зам еч ательн ы м д о сти ж ен и ям след ует п р еж д е всего о тн ести ко н кр етн о е и д етальн о е астро ф и зи ч еско е и зуч ен и е и и сслед о ван и е п р о б лем ы эво лю ц и и звезд , о со б ен н о н а ее ф и н альн о й стад и и , б елы х кар ли ко в, н ей тр о н н ы х звезд и ч ер н ы х д ы р (звезд н ы х и сверх м асси вн ы х в яд р ах акти вн ы х галакти к): м и р звезд — это н есп о ко й н ы й м и р , м и р , н ап о лн ен н ы й б ур н ы м и , н еи сто вы м и и яро стн ы м и п р о ц ессам и ро ж д ен и я, д рам ы и тр агед и и это го звезд н о го м и р а, ко торы й в н о ч н о м н еб о сво д е, когд а м ы со зерц аем его , каж ется веч н ы м м и ром сп о ко й стви я и ти ш и н ы , н еи зм ен н о сти и п о стоян ства. М ы луч ш е и ощ ути м ее п р ед ставляем н аш у ф и ло со ф и ю усто й ч и во сти и н еусто й ч и во сти , б и ф ур кац и и и катастро ф ы , хао са и случ ай н о сти , ф луктуац и и и тур б улен тн ости , аттр актор а и стр ан н о го аттрактор а и т. д ., о см ы слен и е и о со зн ан и е котор ы х н ам д аю т н о во е ф и ло соф ско е ви д ен и е м и р а: м и р н е то лько ап о лло н и зм , н о и д и о н и си зм х ао са и тур б улен тн о сти . Р азви ти е его катастро ф и ч н о : о н и зм ен яется и д ви ж ется ч ерез катастро ф у. Т ако в зако н б ы ти я звезд н о го м и р а (и н е только ).
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
382
382
2. И все ж е в астр о ф и зи ке о стается м н о ж ество н ер еш ен н ы х п ри н ц и п и альн ы х п р о б лем . Д о си х п о р о ко н ч ательн о (эксп ер и м ен тальн о и н аб лю д ательн о) н е о ткр ы ты ч ерн ы е д ы р ы : н и кто и з сп ец и али сто в н е со м н евается в р еальн ом и о б ъ екти вн о м сущ ество ван и и и х . О б и х сущ ество ван и и м ы зн аем и п о луч аем и н ф о рм ац и ю ко свен н о, и зуч ая и и сслед уя д во й н ы е звезд н ы е си стем ы , в ко тор ы х н еви д и м ая ч ер н ая д ы р а со сущ ествует со сво и м ком п ан ьо н ом — о б ы ч н о й звезд о й . Т ак, м ы зн аем м ассу ч ер н о й д ы р ы , ее р ад и ус и р азм ер , н ен аб лю д аем ую п о верх н о сть ч ер н ы х д ы р . О д н ако п о ка н е уд ается п р ям о е и н еп о ср ед ствен н ое н аб лю д ен и е, ч то б ы п о д твер д и ть д о сто вер н о сть и х реальн о сти и о б ъ екти вн о го б ы ти я. 3. Н ер еш ен н о й п р о б лем о й в астр о ф и зи ке все ещ е о стается п о и ск и р аскр ы ти е ф и зи ч еско й п р и ро д ы тем н о го вещ ества в ко ро н ах галакти к, ско п лен и й и х и сверх ско п лен и й : р ассм атри ваю тся в кач естве ф и зи ч ески х ч асти ц тем н о го вещ ества («скр ы ты х м асс») тяж елы е, слаб о взаи м о д ей ствую щ и е ч асти ц ы (б ез электр и ч еско го зар яд а) с м ассо й , р авн о й 1 0 00 mр . Т аки м о б р азо м , астро ф и зи ка такж е д о лж н а о б р ащ аться в п о и сках ч асти ц тем н о го вещ ества в сам ую р ан н ю ю эп о ху р о ж д ен и я н аш ей В селен н о й , ч тоб ы н ай ти и о ткр ы ть эти тяж елы е слаб о взаи м о д ей ствую щ и е ч асти ц ы (и л и и н ы е) тем н о го вещ ества. III. В тор ая п оло ви н а п р ош ло го (Х Х ) века д ля ко см оло ги и как н ау ки о В селен н о й в ц ело м б ы ла о соб ен н о й : он а стан о ви тся п о д ли н н о й н ауко й о В селен н о й в ц ело м и п р евр ащ ается в со вр ем ен н ую ко см о ло ги ю б лаго д аря след ую щ и м ф ун д ам ен тальн ы м о ткр ы ти ям : 1. Э то Б о льш о й взр ы в го р яч ей В селен н о й Г ам о ва: о н п о д твер ж д ен эксп ер и м ен тальн о р ели кто вы м и злуч ен и ем (т. е. м и кр ово лн овы м ф о н о вы м и злуч ен и ем ) и р асп р о стр ан ен н о стью атом о в во д оро д а и гели я. 2. Э то , н есо м н ен н о , вы д аю щ ееся о ткр ы ти е ам ер и кан ски м и астр о н о м ам и ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей б уквальн о н акан ун е н о во го ты сячелети я (199 8 -1 999 гг.): о ткр ы ти е ан ти тяго тен и я и вакуум а н асто лько ф ун д ам ен тальн о и н о си т п р и н ц и п и альн ы й х ар актер , что п р и хо д и тся р ад и кальн ей ш и м о б р азо м и зм ен и ть и п ер есм о тр еть н е то лько тр ад и ц и о н н ы е н ауч н ы е (т. е. астро ф и зи ч ески е и ко см о ло ги ч ески е) взгляд ы н а эво лю ц и ю В селен н о й , н о и м н о ги е п о стулаты ф и ло со ф и и м и р о п о н и м ан и я и м и ро о см ы слен и я. Е стествен н о , п о ка косм и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем н ам и во сп р и н и м ается как ф ен о м ен о ло ги ческая ко см и ческая сф ер а б ез п о н и м ан и я и о со зн ан и я ее н о ум ен о логи ч еско й сущ н о сти . П о этом у п ро б лем а р аскр ы ти я и п о зн ан и я ф и зи ч еско й п р и р од ы вакуум а и ан ти тяго тен и я п р ед ставляет со б о й н аи важ н ей ш ую зад ач у в со вр ем ен н о й ко см о ло ги и : за ф ен ом ен ам и д о лж н ы б ы ть р аскр ы ты и п о зн ан ы н оум ен ы как глуб и н н ы е су щ н о сти , скры ваю щ и еся за явлен и ям и -ф ен о м ен ам и . О п ять ж е и ко см о ло ги я д о лж н а в со д р уж естве с ф и зи ко й ч асти ц и астр о ф и зи ко й об р ати ться к п р о б лем е и зн ач альн о го н ач ала р о ж д ен и я В селен н о й : д ля п о и ска и п о зн ан и я ф и зи ч еской п р и ро д ы вакуум а с его ан ти тяго тен и ем н еоб хо д и м о о б р ати ться к п ервы м м и н утам стан о влен и я В селен н о й п осле Б о льш о го взр ы ва. 3. А кти вн ая р азр аб о тка в р азли ч н ы х и н ф ляц и о н н ы х м од елях и н ф ляц и о н н о й стад и и стан о влен и я В селен н о й . Н аи б о лее акти вн ы м и и сслед о вателям и и н ф ляц и о н н ы х м о д елей являю тся А . А . С тар об и н ски й , А . Г ут, А . Д . Л и н д е, П . С тей н -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
383
383
х ард (м ы в н аш ей р аб о те уж е н ео д н о кратн о п и сали о б и н ф ляц и и , п о этом у зд есь о ч ен ь кр атко о стан о ви м ся н а х ао ти ч еско й и н ф ляц и о н н о й м о д ели ро ж д ен и я м н о ж ества вселен н ы х ). И н ф ляц и о н н ы е м о д ели в о сн овн о м и х авто р ам и р азр аб аты вали сь и р азр аб аты ваю тся н а и д ее о вакуум е с его ан ти тяго тен и ем : п ер вон ач ало м «всего сущ его » является н е вещ ество с его тяго тен и ем , а вакуум с его ан ти тяго тен и ем . И зн ач альн о в н ач але всех н ач ал б ы ло н е свер х п лотн ое вещ ество с его тяго тен и ем , а вакуум со сверх экстр ем альн о й п ло тн о стью эн ер ги и , ср авн и м ой с п лан ко вско й п ло тн о стью 10 92 г/см 3. Э ту д ер зкую вакуум н ую м о д ель р о ж д ен и я В селен н о й у н ас акти вн о и усп еш н о р азр аб аты вал в 6 0 -е гг. п р ош ло го века Э . Б . Г ли н ер : вакуум Э . Б . Г ли н ер а н е то т ко см и ч ески й вакуум , н ам и реальн о н аб лю д аем ы й , а и н о й , и зн ач альн ы й , п ер ви ч н ы й вакуум со сверхэкстр ем альн ой п ло тн о стью эн ер ги и в 1 0 122 п о р яд ка вели ч и н ы б о льш е, ч ем р еальн о н аб лю д аем ы й ко см и ч ески й вакуум п ло тн о стью эн ер ги и 1 0 -30 г/см 3. В акуум п о рож д ает вещ ествен н ы й м и р звезд , галакти к, и х ско п лен и й и сверх ско п лен и й : и н ф ляц и о н н о е п о ле, и м и ти р ую щ ее вакуум , в р езультате кван товы х ф луктуац и й , ко то р ы е аб солю тн о н еустран и м ы и н еи зб еж н ы в лю б ы х ф и зи ч ески х п о лях, созд ает п ер во н ач альн ы е сгущ ен и я п р ото галакти ч еско го вещ ества: и з эти х п ер во н ач альн ы х п р о то галакти ч ески х н ео д н оро д н о стей ф ор м и р ую тся и о б р азую тся тяго тен и ем как си ло й гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я галакти ки , и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я. С лед о вательн о , и зн ач альн о в сам о м н ачале всех н ач ал сущ ество вал вакуум со сверх ги п ер п ло тн о й эн ер ги ей , сам о п о рож д аю щ и м ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей : эта ч уд о ви щ н ая си ла о тр и ц ательн о го д авлен и я как ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и , являясь и сточ н и ко м и п ри ч и н о й , катастро ф и ч ески взр ы вает свер х ги п ер п ло тн ы й вакуум . В р езультате ан ти тяго тен и я Б о льш о го взр ы ва и ан ти гр ави тац и и и н ф ляц и и р о ж д ается В селен н ая, со сто ящ ая и з д вух ко см и ч ески х сф ер — вещ ествен н о й с ее тяго тен и ем и вакуум н о й с ее ан ти тяго тен и ем : и з вакуум а с его сверх ги п ер п ло тн о стью эн ер ги и во зн и кает в р езультате и н ф ляц и и вещ ествен н ы й со став н аш ей В селен н о й (элем ен тар н ы е ч асти ц ы , б ар и о н ы — ρ и п , и з ко тор ы х со сто ят легки е яд р а во д о род а и гели я, и т. д .). Т аки м о б разом , сущ ествую т р азн ы е м о д ели н ач ала ро ж д ен и я н аш ей В селен н о й . П ервая м о д ель го р яч ей В селен н о й Г ам ова, со гласн о ко то ро й сн ач ала сущ ество вала о д н а ч асти ц а — η (н ей тро н ), ко то р ая р асп алась н а А затем п р о и сх од и т сли п ан и е ρ + n0, и о б р азуется д ей тер и й , п о сле ч его д ва о б р азовавш и хся д ей тер и я о б р азую т три ти й , и , н ако н ец , тр и ти й стал ки вается с д ей тер и ем и об р азуется гели й -4. В о о б щ е, как о тм еч ает С . В ай н б ер г в сво ей и звестн о й кн и ге «П ер вы е тр и м и н уты » (М .: Э н ер го и зд ат, 1 981 ), в сам ом н ач але б ы ла н е о д н а ч асти ц а — n0, а д ве— ρ и n0, д ля о б разо ван и я легки х яд ер вод оро д а и гели я:
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
384
384
Н ам п р ед ставляется, н е сто ль сущ ествен н о , ч то в сам ом н ач але б ы ло : о д н а ч асти ц а — n0 и ли д ве ч асти ц ы — ρ и n0, и б о сей ч ас и звестн о , ч то б ар и о н ы со сто ят и з квар ко в и глю о н о в. З н ачи т, п ервы м и ч асти ц ам и вещ ества б ы ли н е п р отон ы и н ей тр о н ы , а квар ки , ко то р ы е взаи м о д ей ствую т. С ей ч ас д аж е квар ки н е р ассм атр и ваю тся как и зн ач альн о п ер ви чн ы е ч асти ц ы . П о ско льку в н асто ящ ее врем я сп ец и али сты ф и зи ки ч асти ц п р ед п о лагаю т сущ ество ван и е д вух ти п о в ф ун д ам ен тальн ы х ф ер м и он о в — кварко в и леп тон о в, то, во зм о ж н о , д о лж н ы сущ ество вать леп то кварки как п ер ви ч н ы е ф ун д ам ен тальн ы е ч асти ц ы , и з ко тор ы х во зн и каю т квар ки и леп то н ы :
П о ка сущ ествует п о лн ая си м м етр и я м еж д у квар кам и -6 и леп то н ам и -6 : п р и р од а д ей стви тельн о си м м етр и ч н а, и это т ф ун д ам ен тальн ы й ее зако н вы п олн яется в н ей н а каж д о м этап е и ур о вн е стад и и ее п о зн ан и я. Н о сам о е стр ан н о е со сто и т в том , ч то н аш а вещ ествен н ая В селен н ая со ставлен а и склю ч и тельн о и з ч еты р ех ч асти ц — д вух квар ко в (и и d) и д вух леп то н ов (е~ и μ ~ ), а о сущ ествован и и о стальн ы х 8 ч асти ц квар ко в -4 и леп то н о в-4 н е со всем ясн о , д ля ч его и зач ем о н и сущ ествую т. П о этом у уч ен ы е-сп ец и али сты , как это о б ы ч н о д елаю т ам ер и кан ц ы — п о сети тели ки тай ски х р есто ран о в, — зад аю т во п р о с: кто и х («ли ш н и е» квар ки и леп то н ы ) заказал и зач ем ? В то р ая м о д ель и зн ач альн о го со сто ян и я р о ж д ен и я н аш ей В селен н о й — ко см о ло ги ч еская си н гуляр н о сть как возм о ж н о сть сам о п о ро ж д ен и я ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и : б ез этого сам о п орож д аю щ его ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и со вер ш ен н о н ево зм о ж н о п ред стави ть о сущ ествлен и е Б о льш о го взр ы ва и и н ф ляц и и . Э то о зн ач ает, ч то в сам ом н ач але всех н ач ал б ы ли н е вещ ествен н ы е ч асти ц ы , а вакуум с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей : ско р ее всего , и з ки п ящ его вакуум а, н е и м ею щ его н и н ач ала, н и ко н ц а, твор и тся вещ ество , а н е н ао б о рот: и з вещ ества — вакуум .
Р и с. 3.7
С лед о вательн о , сн ач ала б ы ло ан ти тяго тен и е, ан ти гр ави тац и я, ко тор ая б ы ла п р и ч и н о й катастро ф и ч еского Б о льш о го взр ы ва и и н ф ляц и и , в р езультате ко торы х во зн и каю т и о б р азую тся части ц ы вещ ества, в то м ч и сле ч асти ц ы тем н о го вещ ества, гр ави то н ы и гр ави ти н о, а такж е (если о н и р еальн о сущ ествую т) суп ер си м м етр и ч н ы е п ар тн ер ы всех н ам и звестн ы х элем ен тарн ы х ч асти ц . Э то — п ер вое. А второ е — это то , ч то в р езультате Б о льш о го взр ы ва и и н ф ляц и и ф о р м и р уется класси ч еско е п р о стр ан ство -вр ем я: р асш и р ен и е В селен н о й есть о д н о вр ем ен н о е расш и р ен и е вещ ества В селен н о й и п ро стр ан ства-вр ем ен и . Н агляд н ы й п ри м ер . Н а р азд уваю щ ем ся ш ар е тр и то ч ки о б р азую т тр еуго льн и ки : то ч ки о стаю тся н а м естах, сам ы й м ален ьки й тр еуго льн и к (N1) п р евращ ается в тр еуго льн и к (N2), a N2 — в N3. П оэто м у р асш и р ен и е В селен н о й — зако н р асш и р ен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и и зако н р ас-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
385
385
ш и р ен и я вещ ествен н о го состава В селен н о й (п о ка м ы н е р ассм атр и ваем вакуум как и сто ч н и к и п ри ч и н у уско р ен н о го р асш и рен и я). В это й связи о ч ен ь кр атко р ассм о тр и м и н тер есн ую х ао ти ч ескую и н ф ляц и о н н ую м о д ель А . Д . Л и н д е (в 1 980 г. уех ал в Ш вей ц ар и ю , а затем о ттуд а — в С Ш А , гд е ж и вет в н астоящ ее вр ем я). В и н ф ляц и о н н о й м од ели А . Д . Л и н д е р асп р ед елен и е п ло тн о сти эн ерги и в р азн ы х то ч ках п р о стр ан ства случ ай н о , х аоти ч ески н еод н о ро д н о : в о д н и х точ ках п р о стр ан ства п ло тн о сть вели ка, а в д р уги х — м ала. Т ам , гд е п ло тн о сть вели ка, н ач и н ается и н ф ляц и я, т. е. о б р азо ван и е вселен н ы х , а там , гд е п ло тн о сть м ала, во все н е н ач и н ается и н ф ляц и я, т. е. н е н ач и н ается об р азован и е вселен н ы х . Т ак во зн и кает м н о ж ество вселен н ы х как «о стро ва в о кеан е х ао са». З н ач и т, х ао ти ческая и н ф ляц и о н н ая м о д ель В селен н о й п р ед п о лагает р о ж д ен и е н е о д н о й вселен н о й , а м н о ж ества х ао ти ч ески х возн и каю щ и х вселен н ы х : о н и все во зн и каю т в р езультате катастро ф и ч ески х взр ы во в (Б о льш и х и н е о ч ен ь б о льш и х ). К ак о тм еч аю т ч лен -корр есп о н д ен т Р А Н , д и р екто р Г А И Ш М Г У А . М . Ч ер еп ащ ук и д о кто р ф и зи ко -м атем ати ч ески х н аук, п ро ф ессор А . Д . Ч ер н и н в сво ей кн и ге «В сел ен н ая, ж и зн ь, ч ер н ы е д ы р ы » (М ., 2 00 4), сам о е уд и ви тельн о е и воо д уш евляю щ ее в и н ф ляц и о н н о й м о д ели — и д ея о м н о ж естве вселен н ы х , ко тор ая является ещ е о д н и м важ н ы м ш агом о сво б о ж д ен и я о т ан тро п оц ен тр и зм а. К ак К о п ер н и к гео ан тро п о ц ен тр и зм зам ен и л гели о ц ен тр и зм о м , так и х ао ти ч еская и н ф ляц и о н н ая м о д ель А . Д . Л и н д е — м о д ель м н о ж ества вселен н ы х , ср ед и ко то р ы х н и ч ем н е вы д еляю щ аяся н аш а В селен н ая как ко см и ч еская н аш а о б и тель. С лед о вательн о , и в д р уги х вселен н ы х возм о ж н ы ж и зн ь, ц и ви ли зац и я, р азум .
§4. У ск ор ен н ое р асш и р ен и е В сел ен н ой П о сле стати ческо й В селен н о й Э й н ш тей н а, п о стро ен н о й и м в 1 91 7 г., уч ен и е Ф р и д м ан а о р асш и р ен и и н аш ей В селен н о й яви ло сь п о д ли н н ы м р ево лю ц и о н н ы м п р ор ы во м в ко см о ло ги и : совр ем ен н ая косм о ло ги я н ачи н ается с Ф ри д м ан а как н аука о р асш и р яю щ ей ся В селен н о й в ц ело м . Т еор ети ч ескую о сн о ву уч ен и я о р асш и р яю щ ей ся В селен н ой со ставляет о б щ ая теор и я о тн о си тельн о сти Э й н ш тей н а, сф о рм ули ро ван н ая и м в 191 5 г. П ар ад о кс со сто и т в том , ч то н а о сн о ве о б щ ей теор и и о тн о си тельн ости б ы ли п о стро ен ы д ве м о д ели В селен н о й : у Э й н ш тей н а стати ч еская м о д ель В селен н о й , а у Ф р и д м ан а д и н ам и ч еская (т. е. р асш и ряю щ аяся) м од ель В селен н о й . К ак всегд а, в тако м случ ае р еш аю щ ее сло во п р и н ад леж и т эксп ер и м ен ту и н аб лю д ен и ю . П о этом у эксп ер и м ен тальн ы е н аб лю д ен и я Э . Х аб б ло м всео б щ его р азб еган и я галакти к д р уг о т д р уга в соответстви и с зако н ом ли н ей н о й зави си м ости ско ро сти р азб еган и я галакти к о т р ассто ян и я и х д о н ас о ко н ч ательн о и б есп о вор отн о п о д твер д и ли сп р авед ли во сть ф р и д м ан овско й ко н ц еп ц и и р асш и р ен и я В селен н о й . О д н ако во п рос о б и сточ н и ке и ф и зи ч еско й п р и ч и н е д и н ам и ки р асш и р яю щ ей ся В селен н о й так и о стался н ер еш ен н ы м д о сам о го ко н ц а Х Х в. Т о лько п о сле о ткр ы ти я в 1 998 -19 99 гг. ам ер и кан ски м и астро н ом ам и совер ш ен н о н о во го ф ен ом ен а в ко см и ч еско й сф ер е В селен н о й — косм и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей — стало ясн о , ч то д и н ам и ко й р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й уп р авляет н е вещ ество с его тяго тен и ем , гр ави тац и ей , а ко см и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей . М ало то го , сам ы м п ар ад о ксальн ы м является то, ч то н аш а В селен н ая н е п р о сто р асш и р яется, а р асш и ряется с ускор ен и ем . П р и этом д и н ам и ко й ускор яю щ его ся р ас -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
386
386
ш и р ен и я н аш ей В селен н о й уп р авляет ко см и ч ески й вакуум с п о сто ян н о й и н еи зм ен н о й п ло тн о стью эн ер ги и , п р ево сх од ящ ей в три р аза все н евакуум н ы е ви д ы ко см и ч еско го вещ ества, т. е. н еви д и м о го («скр ы ты е м ассы »), ви д и м о го («светящ его ся») вещ ества и и злуч ен и я. И з это го след ует, ч то о тн ы н е и н авсегд а в н аш ей В селен н о й н ет ф и зи ч ески х си л взаи м о д ей стви й м еж д у ч асти ц ам и всего косм и ч еского вещ ества (гр ави тац и о н н о го , си льн о го (яд ер н о го и квар к -глю о н н о го), электро м агн и тн о го и слаб о го взаи м о д ей стви й ), ко то р ы е м о гли б ы п р о ти во д ей ство вать и во сп р еп ятство вать д и н ам и ке уско р ен н о го р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й , уп р авляем о й ко см и ч ески м вакуум о м с п ло тн о стью его эн ер ги и 1 0 -30 г/см 3: в со вр ем ен н ую эп ох у н аш ей В селен н о й ан ти тяго тен и е аб со лю тн о п р ево схо д и т тяго тен и е, ан ти гр ави тац и я аб со лю тн о д о м и н и р ует н ад гр ави тац и ей . М о ж н о сказать, в совр ем ен н ую эп о х у н аш ей В селен н о й есть аб со лю тн о е го сп о д ство ан ти тяго тен и я н ад тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и и н ад гр ави тац и ей : в ко см и ч еской сф ер е н аш ей В селен н о й го сп о д ствует и д ом и н и р ует ко см и ч ески й вакуум , оп р ед еляю щ и й и уп р авл яю щ и й д и н ам и ко й р асш и р ен и я В селен н о й : все ко см и ч еско е вещ ество (тем н о е, ви д и м ое и и злуч ен и е) с его тяго тен и ем , гр ави тац и ей п р ед ставляет со б о й си лу п р и тяж ен и я, сж ати я и коллап са. Т яготен и е как гр ави тац и о н н ая си ла п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са) вы п о лн яет д ве ф ун д ам ен тальн ы е ф ун кц и и — со зи д ательн ую и р азр уш и тельн ую : о н о со зи д ает стр уктурн ы е о б р азо ван и я — галакти ки , ско п лен и я галакти к и сверх ско п лен и я и х, со хр ан яет и уд ер ж и вает и х в и х стр уктур н о й ц ело стн о сти д о о п р ед елен н о го м о м ен та вр ем ен и . Р азр уш и тельн ая си ла тяго тен и я, как м ы ви д ели , п р оявляется в д езор ган и зац и и стр уктур н ы х о б р азо ван и й в п ро ц ессе гр ави тац и он н о го п р и тяж ен и я, сж ати я и ко ллап са в эво лю ц и и звезд н о -галакти ческо го м и р а (б елы е кар ли ки , н ей тр о н н ы е звезд ы , ч ер н ы е д ы р ы (звезд н ы е и свер хм асси вн ы е в яд р ах акти вн ы х галакти к, со ставляю щ и х 10 % о т об щ его ч и сла галакти к в м етагалакти ке, со д ер ж ащ ей 1 0 11 галакти к). Р азр уш и тельн ая си ла тяготен и я, как м ы ви д ели , такж е вклю ч ает кан н и б али зм галакти к, ко гд а б о льш ая элли п ти ч еская галакти ка п р и сто лкн овен и и с б о лее м ен ьш ей п р о глаты вает ее ц ели ком , увели ч и вая таки м о б р азо м сво й р азм ер, о б ъ ем и м ассу. С р ед и галакти к сущ ествую т такж е галакти ки -сам оуб и й ц ы , в яд р ах ко то р ы х о б р азую тся сверх м асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы с м ассо й , р авн о й м и лли о н ам и м и лли ар д ам м асс С о лн ц а — M⊙ . Д аж е б лаго н равн ы е галакти ки , н ап р и м ер , н аш а галакти ка М леч н ы й П уть и н аш а со сед ка — галакти ка А н д р ом ед а, — н е уд аляю тся д р уг о т д р уга, а А н д р ом ед а п р и б ли ж ается к н аш ем у М леч н о м у П ути со скоро стью б о лее 10 0 км /с, а р асстоян и е м еж д у н и м и б о лее 2 м лн свето вы х лет, п о этом у ч ер ез 5 -6 м лр д лет о н и сто лкн утся и , ви д и м о, о б р азуется н о вая галакти ка, п о м ассе и р азм еру б о льш ая. Т аки м о б р азо м , звезд н о -галакти ч ески й м и р то лько п р и со зер ц ан и и н о ч н о го н еб о сво д а н ам п р ед ставляется м и ром сп о ко й стви я, ти ш и н ы , а н а сам ом д еле, ес ли р ассм атр и вать его в ко см и ч еско м вр ем ен н о м и н тервале м и лли о н о в и ли м и лли ар д о в лет, то п ер ед н аш и м уд и влен н ы м взор ом встает п о и сти н е ги ган тски й м и р б уй н ы х , н еи сто вы х , яро стн ы х п р о ц ессо в б и ф ур кац и и и катастр о ф , в х о д е ко то р ы х ро ж д аю тся и ги б н ут м асси вн ы е, свер хм асси вн ы е, сверх ги п ер м асси вн ы е стр уктур ы с м ассой , в м и лли ар д ы м и лли ар д о в м и лли ар д о в р аз б о льш е м ассы н аш его С о лн ц а: н а ф о н е эти х катастро ф н аш е р од н о е С олн ц е с его д евяти п лан етн о й си стем о й вы гляд и т б ум аж н ы м ко р аб ли ко м реб ен ка, п ущ ен н ы м и м в п уч и н у о к еан ски х ц ун ам и .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
387
387
О д н ако, н есм о тр я н а яро стн ы е и д р ам ати ч ески е катастро ф ы , п ро и сх од ящ и е в звезд н о -галакти ч еско м м и ре, кр уп н о м асш таб н ая стр уктур а, сод ер ж ащ ая 10 10 звезд x 1011 галакти к = 10 21 звезд , в ц елом сущ ествует как усто й ч и вая суп ер си стем а со сво и м и вн утрен н и м и зако н о м ер н о стям и и п р и н ц и п ам и р азви ти я, и эта ги ган тская м етагалакти ка, о п р ед еляем ая и уп р авляем ая тяготен и ем как си ло й гр ави тац и о н н ого п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са), сущ ествует как усто й ч и вая сам о р азви ваю щ аяся суп ер си стем а. В м есте с тем , эта ги ган тская м етагалакти ч еская сам о сох р ан яю щ аяся суп ер си стем а ускор ен н о р асш и р яется ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей ко см и ч еско го вакуум а с п ло тн о стью эн ер ги и , п о сто ян н о й во всех то чках п р о стр ан ства и н еи зм ен н о й во вр ем ен и . С о зд ается вп еч атлен и е, ч то стати ч ески й м и р вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей о п р ед еляет и уп р авляет гло б альн ы м п о то ком ускор ен н о го ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й . В есь п ар ад о кс со сто и т в то м , ч то н ер асто р ж и м ая ед и н ая н аш а В селен н ая р асщ еп ляется н а тр и ф ун д ам ен тальн ы е п л о ско сти : 1) м етагалакти ка как вещ ествен н ая ч асть н аш ей В селен н о й , о п ред еляем ая и уп р авляем ая тяго тен и ем как си ло й гр ави тац и он н о го п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са), п ред ставляет соб о й усто й ч и вую сам о сохр ан яю щ ую ся си стем у; 2) в о сн о ван и и это й ги ган тско й вещ ествен н о й м етагалакти ч еско й суп ер си стем ы п р еб ы вает стати ч ески й вакуум н ы й м и р (б ез ч асти ц и п олей ) с п ло тн остью эн ер ги и 10-30 г/см 3; 3) сам о е стр ан н о е заклю ч ается в том , что это т стати ч ески й (п ло тн ость эн ер ги и во всех то ч ках п р о стр ан ства о стается п о сто ян н о й и н еи зм ен н о й во вр ем ен и ) вакуум н ы й м и р с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей о п р ед еляет и уп р авляет гло б альн ы м п о током уско р ен н о го ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й (ф и зи ч еская п р и р о д а ко см и ческо го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем ещ е н ам н е и звестн а, п о это м у м ы п и ш ем «вакуум б ез ч асти ц и п о лей »). Ч то касается кван то во го вакуум а, то в н ем «ки ш м я ки ш ат» ви р туальн ы е ч асти ц ы и ан ти ч асти ц ы , ко тор ы е м огут п р и о п р ед елен н ы х усло ви ях стать р еальн ы м и , го то вы м и . П оэто м у во п ро с о то м , является ли п р и р од а ко см и ч еско го вакуум а кван то во й (?), о стается п о ка о ткр ы ты м : п р еж д евр ем ен н а п о ка и д ен ти ф и кац и я ко см и ч еско го вакуум а с кван то вы м вакуум ом . И з р ассм о тр ен н о го н ам и вы ш е след ует со вер ш ен н о важ н ы й и о ч еви д н ы й вы во д о том , ч то д и н ам и ка гло б альн о го п о то ка ко см о ло ги ч еско го р асш и рен и я с уско р ен и ем о п р ед еляется и уп р авляется ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей ко см и ч еско го вакуум а с п ло тн о стью эн ер ги и , п р евосхо д ящ ей в тр и р аза п ло тн о сть эн ер ги и всех «н евакуум н ы х » ви д о в вещ ества (тем н о го , ви д и м о го и и злуч ен и я): со вр ем ен н ая эп о х а (т. е. эп ох а ч ер ез 6 -8 м лр д лет п о сле Б о льш о го взр ы ва) В селен н о й — п о лн о е д о м и н и р о ван и е и го сп о д ство вакуум а (ко см и ч еско го) н ад вещ еством , ан ти тяго тен и я н ад тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и и н ад гр ави тац и ей . П о сам ы м свеж и м (20 03 г.) совр ем ен н ы м д ан н ы м , во зр аст н аш ей В селен н о й со ставляет 12 ,7 и ли 1 5 м лр д лет: и з н и х п ер вая п о ло ви н а б ы ла эп о хо й д о м и н и р о ван и я вещ ества н ад вакуум о м и п о то м у — тяго тен и я н ад ан ти тяго тен и ем . Ч ер ез 6 — 8 м лр д лет, в связи с р асш и р ен и ем В селен н о й , п ро и схо д и т ум ен ьш ен и е и п ад ен и е си л ы тяго тен и я, а си ла ан ти тяго тен и я во зр астает, п ро и схо д и т см ен а д о м и н и р о ван и я вещ ества с его тяго тен и ем д о м и н и р о ван и ем вакуум а с его ан ти тяго тен и ем . О тн ы н е и н авсегд а во
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
388
388
В селен н о й б уд ет д о м и н и р овать ко см и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей , и п о том у б уд ет п р о и схо д и ть б еско н еч н о е и б езгр ан и ч н о е уско р ен и е р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й . 1. Б ол ь ш ой в зр ы в : п р ед п олагается, ч то Б о льш о й взр ы в — взр ы в б еско н еч н ой п ло тн о сти эн ер ги и вакуу м а (и ли п лан ко вско й п ло тн о сти м ассы 1 0 92 г/см 3): п ло тн о сть вакуум а сам а п ор о ж д ает ан ти гр ави тац и ю как о тр и ц ательн о е д авлен и е (т. е. о тр и ц ательн ая м асса). 2. И н ф л я ц и я : о н а есть катастро ф и ч еское р асш и р ен и е В селен н о й и о б р азо ван и е м н о ж ества вселен н ы х и з х ао са п лотн о стей : вселен н ы е — «о стро ва в х ао се». 3. М н ож еств о в сел ен н ы х: о д н а и з м н оги х — н аш а В селен н ая. С н ач ала в н ей д о м и н и р ует вещ ество, а затем ч ерез 6 -8 м лрд лет п ро и сх од и т см ен а д о м и н и р о ван и я вещ ества д о м и н и ро ван и ем вакуум а. 4. С это го вр ем ен и н ач и н ается уско р ен н о е расш и р ен и е н аш ей В селен н ой . 5. В связи с уско р ен н ы м р асш и р ен и ем п р о и схо д и т п ад ен и е и ум ен ьш ен и е си лы тяго тен и я всей м ассы м етагалакти ки . 6. Д и н ам и ка гло б альн о го п о то ка ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й о п р ед еляется и уп р авляется и склю ч и тельн о ко см и ч ески м вакуум о м с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей .
Р и с. 3.8. С хем а Б ол ь ш ого в зр ы в а, р асш и р ен и я и уск ор ен н ого р асш и р ен и я В сел ен н ой
§5. Д и н ам и к а р асш и р ен и я В сел ен н ой И так, стало ясн о , ч то с вещ ество м м етагалакти ки с его тяго тен и ем , гр ави тац и ей н е связан а д и н ам и ка гло б альн о го п о то ка косм о ло ги ч еского р асш и р ен и я с уско р ен и ем н аш ей В селен н о й : о н а о п р ед еляется и уп равляется ц ели ко м и п о лн о стью ко см и ч е-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
389
389
ски м вакуум о м с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей . Э то соверш ен н о н ово е, ф ун д ам ен тальн о е н ауч н о -теор ети ч еское п о ло ж ен и е, о сн ован н о е н а о ткр ы ти и ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяготен и ем , ан ти гр ави тац и ей н акан ун е н о во го ты сяч елети я, тр еб ует углуб лен н о го осм ы слен и я сам о го это го н ауч н о го ф ен о м ен а и сер ьезн о го ф и ло со ф ско го р азд ум ья и разм ы ш лен и я, ч то б ы п о н ять и о со зн ать всю ф и ло со ф ско -м и ро во ззр ен ческую зн ач и м о сть и см ы сл. С то и т зд есь отм ети ть и о соб ен н о п о д ч еркн уть, ч то ф и ло со ф и я в ц ело м н а всем п р о тяж ен и и сво ей и стор и и всегд а и везд е о п ер и ро вала в о сн о вн ом п о н яти ем вещ ества д ля п о стро ен и я н аш его м и р озд ан и я, косм о са, В селен н о й , р азли чн ы х вар и ан тов м и р а: вещ ество в сам ы х р азн оо б р азн ы х м о д и ф и кац и ях в к ач естве м атер и и б ы ло и о ставало сь ц ен тр альн о й о сью ф и ло со ф ско го м и ро устро й ства. А теп ер ь н ам стан о ви тся ясн ы м , что н аш а В селен н ая — н е то лько и н е сто лько вещ ествен н ая п о сво ем у стр о ен и ю и стр уктур н о й ор ган и зац и и , а является вакуум н о й : вакуум о п р ед еляет и уп р авляет сущ н о стн ы м р азви ти ем и эволю ц и ей н аш ей В селен н о й — ее уско р ен н ы м расш и р ен и ем . З н ач и т, н аш а В селен н ая состо и т и з д вух н ер асто р ж и м ы х ко см и ч ески х сф ер — вещ ествен н о й и вакуум н о й . П р и это м вещ ествен н ая п р ед ставляет со б о й м атер и ал д ля соо р уж ен и я вели ч ествен н о го зд ан и я н аш ей В селен н о й , и о д н овр ем ен н о о н а (т. е. вещ ествен н ая сф ер а) вы ступ ает ко н стр уктором это го со ор уж ен и я в кач естве тяготен и я, гр ави тац и и : вещ ество есть о д н овр ем ен н о и м атер и ал д ля со ор уж ен и я, и ко н стр уктор это го соо р уж ен и я. С уть В селен н о й заклю ч ается н е то лько в соо р уж ен и и м и кр овселен н о й и м акро вселен н о й (т. е. м етагалакти ки ), н о и в то м , ч то б ы н аш а В селен н ая б ы ла н е стати ч еско й , т. е. б езж и зн ен н о й , засты вш ей , н еи зм ен н о й , а д и н ам и ч еско й , т. е. р азви ваю щ ей ся, эво лю ц и о н и зи р ую щ ей , р асш и р яю щ ей ся: о н а д о лж н а б ы ть вселен н о й , п осто ян н о и н еп р ер ы вн о и зм ен яю щ ей ся и об н о вляю щ ей сво е со б ствен н ое б ы ти е. Б ы ть — зн ач и т и зм ен ять и о б н овлять: вн е и зм ен ен и я, р азви ти я и о б н овлен и я н ет и н е м о ж ет б ы ть б ы ти я В селен н о й . П оэто м у в ш и р о ком ф и ло соф ско м и зм ер ен и и суть п р о б лем ы — н е сто лько стать и сущ ество вать, а в том , ч то б ы б ы ло п о сто ян н о е стан о влен и е В селен н о й как сам оо б н о вляю щ ей ся суп ер си стем ы . В этом суть ко см и ч еско й сф ер ы вакуум а с его ан ти тяго тен и ем как си ло й ан ти гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я (р асш и рен и я, уд ален и я, р астяги ван и я, р азлетан и я, р асп уты ван и я). О б р азован и е кр уп н о м асш таб н ы х м етагалакти ч ески х стр уктур сам о п о себ е есть р езультат и след стви е р асш и р ен и я В селен н о й и ее п о хо ло д ан и я: то лько в усло ви ях р асш и р ен и я и п о хо ло д ан и я во зм о ж н о о б р азо ван и е м и кр о стр ук тур (ч асти ц ы , атом ы , м о лекулы , элем ен ты ), н о и в о со б ен н ости кр уп н о м асш таб н ы х м етагалакти ч ески х стр уктур (звезд ы , галакти ки , и х ско п лен и я и сверх ско п лен и я). П оэто м у р асш и р ен и е В селен н о й н ельзя п о н и м ать как о д н о сто ро н н ее р астяги ван и е п р о стр ан ствен н о -вр ем ен н о го кар каса б ез «р астяги ван и я вещ ества»: р асш и р ен и е В селен н о й о б лад ает, как о тм еч аю т А . М . Ч ер еп ащ ук и А . Д . Ч ер н и н в н ам и вы ш ен азван н о й кн и ге «В селен н ая, ж и зн ь, ч ер н ы е д ы р ы », д вум я зако н ам и — зако н ом р асш и р ен и я вещ ества (т. е. об р азо ван и я м и кро - и м акр о структур ) и закон о м р асш и р ен и я п р о стр ан ства-вр ем ен и (т. е. и х р астяги ван и я и уд ли н ен и я). К ак м ы уж е отм ети ли , В селен н ая в сво ем ко см о ло ги ч еско м р асш и р ен и и п р о ш ла в ц ело м и п р ох од и т д ва этап а: п ер вы й этап — это Б о льш о й взр ы в и д о 6 — 8 м лр д лет п о сле н его , а втор о й этап — это п о сле 6 -8 м лрд лет, со вр ем ен н ая эп ох а р асш и рен и я. П ервы й этап — это эп ох а д о м и н и ро ван и я вещ ества, т. е. эп о х а ф орм и р о ван и я и о б р а -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
390
390
зо ван и я как м и кр о -, так и м акро стр уктур , т. е. м етагалакти ч ески х стр уктур . И м ен н о п о это м у эта п ер вая п о лови н а р асш и р ен и я В селен н о й п о сле Б о льш о го взр ы ва — эп ох а д ом и н и р о ван и я кр уп н о м асш таб н ы х м етагалакти ч ески х структур и п о то м у го сп о д ства тяго тен и я, гр ави тац и и н ад ан ти тяго тен и ем , ан ти грави тац и ей вакуум а: го сп о д ство тяго тен и я, гр ави тац и и вещ ествен н о й ко см и ч еско й сф ер ы н ад ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей ко см и ч еско го вакуум а о б усло ви ло зам ед лен и е р асш и р ен и я В селен н о й . В то ро й этап р асш и р ен и я В селен н о й — эп ох а д ом и н и р о ван и я ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и как си лы о тталки ван и я (уд ален и я, разлетан и я, р азб еган и я) п р о б н ы х ч асти ц (т. е. галакти к и и х ско п лен и й ): си ла ан ти тяго тен и я вакуум а, н ахо д ящ аяся в п р о стр ан стве м еж д у д вум я п ро б н ы м и ч асти ц ам и , н ам н о го п р ево схо д и т си лу гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я м еж д у эти м и ч асти ц ам и . П оэтом у ан ти тяго тен и е н е то лько и сто чн и к и п р и ч и н а р асш и р ен и я В селен н о й , н о и уско р ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й с увели ч и ваю щ и м и ся скоро стям и : в п ер вую п о ло ви н у В селен н о й п осле Б о льш о го взр ы ва п ро и схо д и т зам ед лен и е ее р асш и р ен и я, а во втор ую — ее уско р ен н о е расш и р ен и е, оп р ед еляем о е д о м и н и р о ван и ем ко см и ч е ско го вакуум а н ад вещ еством . А теп ер ь р ассм о тр и м б о лее ко н кр етн о д и н ам и ку ко см оло ги ч еско го расш и р ен и я В селен н о й н а о сн о ве со о тн ош ен и я вакуум а и вещ ества во В селен н о й . О б щ и й вы вод тако в: д и н ам и ка р асш и р ен и я В селен н о й , о п р ед еляем ая и уп р авляем ая ко см и ч ески м вакуум о м с п о сто ян н о й и н еи зм ен н о й п ло тн остью эн ер ги и , н е зави си т о т сущ ество ван и я м и кро - и кр уп н о м асш таб н ы х вещ ествен н ы х стр уктур , т. е. о т и х тяго тею щ и х м асс. Э то — п р об лем а о д н ор од н о сти и и зо троп н о сти В селен н о й (об это м м ы в н аш ей р аб о те п и сали , п оэтом у зд есь то лько о тм ети м о д и н асп ект д ан н о й п р об лем ы ). Н аб лю д ен и я п о казы ваю т, ч то п ро стр ан ствен н о е р асп р ед елен и е галакти к В селен н о й в п р ед елах д о 30 0 м лн световы х лет весьм а н еод н ор од н о : о д н ор о д н о сть В селен н о й н аб лю д ается и п р и сутствует в м асш таб ах 3 00 м лн св етовы х лет (т. е. 3 00 М П к) и б о лее. (И н тер есн о зд есь н ап о м н и ть вы сказы ван и е акад ем и ка Я . Б . З ельд ови ч а о то м , ч то в о б ласти п р о стр ан ства 1 000 М П к В селен н ая б есстр уктур н а, ам ор ф н а, аб со лю тн о од н ор од н а: в н ей н ет н и каки х ко м ко в, б угр ов, горо к в ви д е галакти к, и х ско п лен и й и свер х ско п лен и й .) П оэто м у п ро б лем а о д н о ро д н о сти (и ли н ео д н оро д н о сти ) п ро стр ан ства В селен н о й все ещ е о стается глуб о ко в ф и ло со ф ско м п лан е и н тер есн о й и и н тр и гую щ ей н аш и н теллект и р азум . Н ельзя сч и тать, ч то эта п р об лем а р аз и н авсегд а р еш ен а : в н ей о стается ещ е м н о го н еп о н ятн о го и н еп о н ято го. Н есм о тр я н а п р о стр ан ствен н ую н ео д н ор од н о сть р асп р ед елен и я галакти к и и х ско п лен и й в м асш таб е д о 300 М П к, д и н ам и ка ло кальн о го п ото ка р асш и рен и я б ли ж ай ш ей о кр естн о сти н аш ей В селен н о й о стается од и н ако вой с д и н ам и ко й гло б альн о го п о то ка р асш и рен и я В селен н о й в б о льш и х м асш таб ах 30 0 М П к и б о лее: ло кальн ы й п о то к и д ен ти ч ен , то ж д ествен ен с гло б альн ы м п о то ком . Д и н ам и ка ло кальн о го и гло б альн ого п о то ко в ко см о ло ги ч еско го р асш и рен и я В селен н о й о стается о д н ор од н о й н а всем п р отяж ен и и р асш и р ен и я д о го р и зо н та м и р а, ко торого свет д о сти гает в теч ен и е 1 0 м лр д лет п о сле Б о льш о го взр ы ва: го р и зо н т м и р а — аб со лю тн ы й п р ед ел ч ело веч еско го п о зн ан и я. В се, ч то н ахо д и тся в п р ед елах го р и зо н та м и р а, м о ж ет п озн ать так и ли и н ач е ч еловек, его и н теллект, р азум и и н туи ц и я. О д н ако все, ч то н ах о д и тся за п р ед елам и го р и зо н та м и р а, н и ко гд а н е п о сти ж и м о : о н о аб со лю тн о н ед о ступ н о н и каки м ф о рм ам , сп о соб ам , м ето д ам и ср ед ствам и сслед о ван и я и п о зн ан и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
391
391
Г ор и зо н т м и ра — то лько м ален ькая ч асть п р о стр ан ства н аш ей В селен н о й , а ч то за го р и зо н том м и р а, м ы н и ко гд а н и ч его н е узн аем . Т ако вы п р и р од а В селен н о й и н аш а суд ьб а. Т аки м об р азо м , н аш а В селен н ая о д н оро д н а н е в п ро стр ан ствен н о м р асп р ед елен и и галакти к и и х ско п лен и й , а в глуб оч ай ш ем закон е и п о сто ян н о й Х аб б ла как зако н е и п о стоян н о й о д н оро д н о сти д и н ам и ки ко см о ло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й н а всем п р отяж ен и и д о го р и зо н та м и р а. Э то й о д н о ро д н о й д и н ам и ко й уп р авляет вакуум , и о н а аб со лю тн о н езави си м а о т п р о стр ан ствен н о й н ео д н оро д н о сти вещ ества в н аш ей В селен н о й : д и н ам и ко й уп р авляет ан ти тяго тен и е, а п р о стр ан ствен н ы м р асп р ед елен и ем вещ ества — тяготен и е. Д ля ф и ло со ф и и о со б ен н о и и склю ч и тельн о важ н а и сущ ествен н а од н о ро д н о сть д и н ам и ки , и б о о н а п о казы вает н ам , ч то р асш и р яю щ аяся н аш а В селен н ая ед и н а в сам ом глуб о ко м и зако н ом ер н ом о сн ован и и : В селен н ая ед и н а в сам о й ее сущ н ости и п р и ро д е. М н о гоо б р ази е есть н еч то п ро и схо д ящ ее и вр ем ен н о е, а ед и н о е н ач ало всегд а о стается н етлен н ы м : о д н о ро д н ость д и н ам и ки есть н еч то н етлен н о е, п о ка сущ ествует В селен н ая. И так, д и н ам и ка р асш и р ен и я есть н еп р еры вн о е и зм ен ен и е д ви ж ен и я и со зи д ан и я, ги б ель и вм есте с тем о н а есть о д н оро д н о е (глуб и н н о е) зако н о м ер н ое и и н вар и ан тн о е — н еп р ех од ящ ее, н етлен н ое. Н есм о тр я н а п р о стр ан ствен н ую н ео д н ор од н о сть р асп р ед елен и я галакти к о т 2 -8 д о 100 -2 00 М П к, д и н ам и ка х аб б ло вско го п о то ка р асш и р ен и я о стается о д н оро д н о й н а всем и н тервале д о гор и зо н та м и р а: это о б сто ятельство связан о с тем , ч то од н ор од н ой д и н ам и ко й уп р авляет ко см и ч ески й вакуум с его п о стоян ство м ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и , а н ео д н оро д н ы м р асп р ед елен и ем галакти к в п р о стран стве уп р авляет тяго тен и е вещ ества, гр ави тац и о н н ая си ла п о ля тяго тен и я. А н ти тяго тен и е д ом и н и р ует н ад тяго тен и ем , си ла ан ти гр ави тац и и — н ад си ло й гр ави тац и и : в х од е р асш и р ен и я В селен н о й си ла ан ти тяго тен и я о стается п о сто ян н ой и д аж е уси ли вается, то гд а как си ла тяготен и я п о сто ян н о п ад ает и ум ен ьш ается си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я м еж д у галакти кам и как п р об н ы м и ч асти ц ам и .
Х аос и п ор я док Е щ е н а о д н ом п р и м ер е р ассм о тр и м п р об лем у тяго тен и я и ан ти тяго тен и я, си л гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я и ан ти гр ави тац и о н н о го о тталки ван и я галакти к д р уг о т д р уга: си ла грави тац и и — это си ла п р и тяж ен и я тел д руг к д р угу, сж ати я и ко ллап са как катастро ф и ч еско го сж ати я, а си ла ан ти гр ави тац и и — это си ла о тталки ван и я тел д р уг о т д р уга, и х уд ален и я и р азлета. В селен н ая — это вы со ко уп о ряд очен н ая суп ерси стем а, состо ящ ая и з кр уп н о м асш таб н о й м етагалакти ки и ее п о д си стем — галакти к, ско п лен и й и х и и х сверх ско п лен и й : вся эта м етагалакти ч еская со во куп н о сть си стем и п о д си стем н е н ах о д и тся в со сто ян и и п око я, а д ви ж ется и вр ащ ается х ао ти ч ески и б есп р естан н о во кр уг ц ен тр а м асс. Х ао с и п ор яд о к со ставляю т глуб о кую п р о ти вор еч и во сть и х сущ ество ван и я, во зн и кн овен и я и ун и ч то ж ен и я: сущ н о стн ая п р и р од а галакти к, и х ско п лен и й и сверх ско п лен и й заклю ч ается в см ен е х ао са п ор яд ком и п о р яд ка хаосо м . Х ао ти ч ески е и х д ви ж ен и я так ж е важ н ы и сущ ествен н ы , как и х уп о р яд о ч ен н ы е стр уктур н ы е о р ган и зац и и : и з х ао са (и х ао ти зац и и ) во зн и каю т уп о р яд о ч ен н ы е стр уктур ы . У сто й ч и во е и х сущ ество -
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
392
392
ван и е н ем ы сли м о б ез х ао ти ч ески х и х д ви ж ен и й , п р о и сх од ящ и х н еп рер ы вн о в о сн ове и х сущ ествован и я. Т ак, в м естн ую гр уп п у вхо д ят п р еж д е всего д ве б о льш и е галакти ки — н аш а галакти ка М л еч н ы й П уть и А н д ро м ед а, ко то р ая п о м ассе и р азм еру б о льш е н аш его М леч н о го П ути . М ы уж е отм ети ли , ч то галакти ка А н д ро м ед а, н аход ящ аяся о т н аш ей галакти ки н а р ассто ян и и 2 м лн свето вы х лет, н е уд аляется о т н аш ей , а п р и б ли ж ается со скоро стью 1 00 — 1 30 км /с. В м естн ую гр уп п у ещ е вхо д ят н еско лько д есятко в галакти к, б о льш и н ство и з ко тор ы х является галакти кам и -кар ли кам и : все о н и д ви ж утся и вращ аю тся во круг ц ен тр о в сво и х м асс. Г алакти ч ески й год со ставляет 25 0 м лн световы х лет, за врем я ко тор ы х звезд ы ро ж д аю тся и усп еваю т ум ереть, п р евращ аясь то в б елы е кар ли ки , то в н ей тр о н н ы е звезд ы , а м о гут м асси вн ы е звезд ы п р еврати ться в ч ер н ы е д ы ры . М естн ая гр уп п а вх од и т в со став скоп лен и я галакти к: ско п лен и е галакти к со д ер ж и т о т 5 00 д о 1 0 00 галакти к, ко то р ы е д ви ж утся и вр ащ аю тся во кр уг ц ен тр ов и х со б ствен н ы х м асс. Н а п ер вы й взгляд , д ви ж ен и е и вр ащ ен и е эти х галакти к в ско п лен и и вы гляд ят аб со лю тн о х ао ти ч н ы м и , н еуп ор яд о ч ен н ы м и и случ ай н ы м и . А н а сам ом д еле ско п лен и е галакти к как стр ого ц ело стн ая си стем а д ви ж ется и вр ащ ается уп о р яд о ч ен н о, хо тя д ви ж ен и е и вр ащ ен и е каж д о й и з галакти к х аоти ч н о и случ ай н о : ц ело е в сво ем д ви ж ен и и и вр ащ ен и и о б лад ает уп ор яд о ч ен н о й зако н ом е р н о стью , то гд а как д ви ж ен и я и вращ ен и я его о тд ельн ы х частей х ао ти чн ы , случ ай н ы и н еуп о р яд о ч ен ы . Х ао с (х ао ти зац и я) со зд ает вы со ко уп о ряд оч ен н о е ц ело е: ч асти х ао ти чн ы , а ц ело е уп о р яд о ч ен о . М ало то го , б ез х ао са (х ао ти зац и и ) н ет п о ряд ка: п ор яд о к — след стви е х ао са. С ко п лен и е галакти к п р и н ад леж и т м естн о м у сверх ско п лен и ю , ц ен тр м ассы ко то ро го такж е н е н ах о д и тся в п око е, а д ви ж ется и вр ащ ается: м естн о е сверх ско п лен и е, вклю ч аю щ ее в себ я ско п лен и я ско п лен и й , д ви ж ется к «точ ке В ели ко го п ри тяж ен и я», « Б о льш ом у аттр акто р у », ко то р ы й п р и тяги вает м естн о е сверх ско п лен и е, вклю ч аю щ ее ско п лен и я ско п лен и й , в со ставе кото р ы х н ах о д и тся и н аш а м естн ая гр уп п а. Э то д ви ж ен и е м естн о го сверх ско п лен и я к «то ч ке В ели ко го п р и тяж ен и я», «Б о льш о м у аттр актор у» — сн о со во е д ви ж ен и е, о п р ед еляем о е и уп р авляем о е ло кальн ы м гр ави тац и о н н ы м п о лем тяго тен и я, ско ро сть (п екуляр н ая скор ость) ко то ро го п рево сх од и т ско ро сть д и н ам и ки х аб б ло вско го п ото ка р асш и рен и я В селен н о й : п екуляр н ая ско ро сть, о п ред еляем ая си лой гр ави тац и он н о го тяго тен и я, б о льш е скор о сти д и н ам и к и р асш и р ен и я. С коро сть д и н ам и ки р асш и р ен и я, о п р ед еляем ая вакуум ом и его ан ти тяго тен и ем , п о сто ян н а в со ответстви и с п о стоян н о й и зако н ом Х аб б ла: о н а н езави си м а о т п екуляр н о й ско ро сти , о п р ед еляем о й и уп р авляем о й тяго тен и ем вещ ества, его гр ави тац и о н н о й си ло й п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са). В этом со сто и т, ещ е р аз, о д н о ро д н ость д и н ам и ки х аб б ловско го п ото ка р асш и р ен и я в и н тер вале д о го р и зо н та м и р а. В это й связи , д ав глуб о ки й п о сво ем у ф и ло со ф ско м у зн ач ен и ю ан али з, автор ы кн и ги «В селен н ая, ж и зн ь, ч ер н ы е д ы р ы » А . М . Ч ер еп ащ ук и А . Д . Ч ер н и н п и ш ут: «И з всей это й н аб лю д аем о й кар ти н ы н ап р аш и вается о д и н вы во д : ки н ем ати ка галакти к в м естн о м об ъ ем е и м еет м ало об щ его с и х п р о стр ан ствен н ы м р асп р ед елен и ем . К и н ем ати ка и склю ч и тельн о р егулярн а, то гд а как п р о стр ан ствен н о е р асп р ед елен и е си льн о н ео д н о ро д н о , как в этом о б ъ ем е, так д аж е и в б о лее б о льш и х о б ъ ем ах во круг н ас. З а н аб лю д аем о й ки н ем ати ко й галакти к сто и т д и н ам и ка, которая, след о вательн о , с р асп р ед елен и ем м асс галакти к ф акти ч ески н е связан а.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
393
393
Н о если н е м ассы сам и х гал акти к, — п род о лж аю т автор ы А . М . Ч ереп ащ ук и А . Д . Ч ер н и н , — то что ж е то гд а уп р авляет д ви ж ен и ем эти х тел в м естн ом о б ъ ем е? В д ух е н о вей ш и х о ткры ти й в ко см о ло ги и м ож н о п р ед п оло ж и ть, ч то х аб б ло вски м п о то ком уп р авляет ко см о ло ги ч ески й вакуум . Э то отн о си тся ко всем р ассто ян и ям — от н еско льки х м егап ар сек и п о ч ти д о го р и зо н та м и ра» (с. 25 4). (Ч и татель п ро сти т н ас за д ли н н ую ц и тату. В н ей и звестн ы м и н аш и м и сп ец и али стам и вы со ко го п ро ф есси о н альн о го р ан га в о б ласти астро ф и зи ки и ко см о ло ги и д ан о ясн о е и и сч ер п ы ваю щ ее о б о б щ ен и е со вр ем ен н о го п р ед ставлен и я о сущ н о сти и хар актер е д и н ам и ки х аб б ловско го п о то ка р асш и р ен и я н аш ей В селен н о й , м ы н е и м ели п р ава н е п р и вести ц ели ко м и п о лн о стью это го ем ко го п о ф и ло со ф ско м у см ы слу вы сказы ван и я и х.) И так, н ам о стается сд елать след ую щ и е ф и ло со ф ски е вы во д ы : 1. Д ви ж ен и я и вр ащ ен и я галакти к о п р ед еляю тся и х сам о грави тац и ей : эта сам о гр ави тац и я галакти к уп р авляет и уд ер ж и вает и х в си стем е ско п лен и й и сверх ско п лен и й . 2. О д н ако д и н ам и ко й ко см оло ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й (как в м естн ом о б ъ ем е, так и в и н тер вале м асш таб ов д о го р и зо н та м и р а) уп р авляет н е тяго тен и е м асс галакти к, а ан ти тяго тен и е ко см и ч еско го вакуум а с п о сто ян н о й и н еи зм ен н о й п ло тн о стью эн ер ги и . 3. В р езультате уско р ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й си ла сам о гр ави тац и и галакти к п ад ает и б уд ет все б о лее и б о лее о слаб евать, а си ла ан ти гр ави тац и и вакуум а б уд ет о ставаться п осто ян н о й , уси ли ваться: В селен н ая б уд ет уско р ен н о расш и ряться со все во зр астаю щ ей ско ро стью . 4. П од вещ ествен н о й ко см и ч еско й сф ер о й кр уп н ом асш таб н о й м етагалакти ки скр ы вается и д ен ти ч н ая ки н ем ати ка, а п о д ки н ем ати ко й — од н ор од н ая д и н ам и ка х аб б ло вско го п о то ка н а всем ло кальн ом и гло б альн о м и н тер вале м асш таб ов д о го р и зо н та м и р а, д о ступ н о го н аш ем у п о зн ан и ю . 5. В селен н ая — н ер асторж и м о е ед и н ство вещ ествен н о й и вакуум н о й сф ер : ее эво лю ц и я п р ед ставляет со б о й ед и н о е п ро ти во б о р ство тяго тен и я и ан ти тяго тен и я, гр ави тац и и и ан ти гр ави тац и и , п о ло ж и тельн о го д авлен и я и отр и ц ательн о го д авлен и я, п о ло ж и тельн о й м ассы и о тр и ц ательн о й м ассы .
К р атк и е в ы в оды I. П ер вы й главн ы й вы во д заклю ч ается в то м , ч то п о сле о ткр ы ти я в сам ом ко н ц е Х Х в. ко см и ческо го вакуум а с п о сто ян н о й везд е и всю д у и н еи зм ен н о й п ло тн остью эн ер ги и стало о ч еви д н ы м сущ ествован и е в н аш ей В селен н о й д вух ко см и ч ески х ф ун д ам ен тальн ы х сф ер — вещ ествен н ой ко см и ч еской и вакуум н о й ко см и ч еско й : В селен н ая п р ед стала п ер ед н аш и м уд и влен н ы м взор ом как н ер асторж и м о е ед и н ство вещ ества и вакуум а, тяго тен и я вещ ества (тем н о го вещ ества, ви д и м о го вещ ества и и злуч ен и я) и ан ти тяго тен и я как о тр и ц ательн о го д авлен и я п ло тн о сти со зн ако м «м и н ус», ум н о ж ен н о й н а квад р ат скоро сти света (с 2). Во В селен н о й в кр уп н о м асш таб н о й стр уктур н о й м етагалакти ке д о м и н и р ую щ и м и си лам и являю тся си ла гр ави тац и и и си ла ан ти гр ави тац и и , взаи м н о е п р о ти во б ор ство ко то р ы х оп р ед еляет ун и вер сальн ую д и н ам и ку х аб б ло вско го п ото ка р асш и р ен и я
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
394
394
В селен н о й н а всем и н тервале м асш таб ов д о гор и зо н та м и р а, в теч ен и е 1 0 м лр д лет д о ко то ро го д оход и т свет п о сле Б о льш о го взр ы ва и и н ф ляц и и . П р и этом си ла ан ти тяго тен и я н асто лько п р ево схо д и т си лу тяго тен и я, ч то о н а п р ео д о левает гр ави тац и о н н ую си лу п ри тяж ен и я п ростр ан ствен н ой н ео д н оро д н о сти р асп р ед елен и я галакти к в и н тер вале д о 20 0 М П к и о д н о ро д н о сти и х р асп р ед елен и я в б о льш и х м асш таб ах 3 00 М П к и б о лее: ан ти гр ави тац и я как си ла уско р ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й н езави си м о о т м асс галакти к, и х стр уктур н о го стро ен и я в п р о стр ан стве, и х взаи м од ей стви й в ско п лен и ях и х и свер х ско п лен и ях в м етагалакти ч еско м п р о стр ан стве. О д н и м сло во м , ко см и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем , си ло й ан ти гр ави тац и и о п р ед еляет д и н ам и ку уско рен н о го р асш и р ен и я В селен н о й со все во зр астаю щ ей ско ро стью н езави си м о от м асс, гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я м етагалакти ки , вклю ч аю щ ей все галакти ки , ско п лен и я и сверх ско п лен и я н а всем ее п ро стр ан стве. П о сле Б о льш о го взр ы ва ч ер ез 6 -8 м лр д лет п р о и сход и т аб со лю тн о е го сп о д ство и д ом и н и р о ван и е ан ти тяго тен и я н ад тяго тен и ем , си лы ан ти гр ави тац и и н ад си ло й гр ави тац и и : уско р ен н о е р асш и р ен и е В селен н о й б уд ет п ро и схо д и ть б еско н еч н о и б езгр ан и чн о . II. И з п о ло ж ен и я о б еско н еч н о м , б езгран и ч н о м уско р ен н о м р асш и р ен и и В селен н о й сл ед ует ф ун д ам ен тальн ы й ф и ло со ф ски й вы во д о том , ч то н аш а В селен н ая н и ко гд а в ц ело м н е п о д вер гн ется вселен ско м у ко ллап су и п о то м у и склю ч ается аб со лю тн о п р евр ащ ен и е ее в ко см о ло ги ч ескую си н гуляр н о сть: В селен н ая как ц ело стн ая суп ер си стем а н е б уд ет коллап си р о вав тяго тен и ем п р и аб со лю тн о м д о м и н и р о ван и и и го сп о д стве ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и н ад си ло й гр ави тац и и : и склю ч ается си н гуляр н ость ко гд а-н и б уд ь и гд е-н и б уд ь н аш ей В селен н о й в ц ело стн о сти . О тд ельн ы е ее стр уктур ы м о гут б ы ть п ревр ащ ен ы в ч ер н ы е д ы р ы с си н гуляр н о стью .
Р и с. 3.9
III. П оэто м у естествен н о , что зн ам ен и тая теор и я Х о ки н га— П ен ро уза н е р асп ро стр ан яется н а ко см и ч ески й вакуум с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей , и б о о н а — теор ем а коллап са как си лы ч уд о ви щ н о го тяго тен и я, как си лы катастро ф и ч еско го гр ави тац и о н н о го сж ати я и п р евр ащ ен и я о б ъ екта в си н гуляр н о ст ь. Т еор ем а Х о ки н га— П ен р о уза — теор ем а н еи зб еж н о сти си н гуляр н о сти . В н ей н е п р ед ставлен а теор и я ко см и ч еско го вакуум а с его ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей . П оэто м у сх ем а д вух си н гул яр н остей (1 и 2 ) н еп р и м ен и м а ко всей В селен н о й . П р и ускор ен н о м р асш и рен и и В селен н о й , д и н ам и ку ко то ро го о п р ед еляет ан ти тяго тен и е вакуум а с п о сто ян н о й и н еи зм ен н о й п ло тн о стью эн ер ги и , и склю ч ается н еи зб еж н о сть ко см и ч еско й и ко см о ло ги ч еско й си н гуляр н о сти всей н аш ей В селен н о й в ее ц ело стн ости суп ер си стем ы . П р и н ер асто рж и м о м ед и н стве вещ ествен н о й и вакуум н о й сф ер В селен н о й в со вр ем ен н ую эп ох у д ом и н и р ует в н ей вакуум н ая сф ер а с ее ан ти тяго тен и ем , ан ти гр ави тац и ей : вакуум го сп о д ствует н ад вещ еством в уско р ен н о р асш и р яю щ ей ся В селен н о й .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
395
395
Е щ е р аз н ап о м н и м , что п ло тн о сть эн ер ги и вакуум а со ставляет 67 % всей м и ро во й эн ерги и , п ло тн о сть эн ер ги и тем н о го вещ ества — 3 0 % , п ло тн о сть эн ер ги и ви д и м о го вещ ества — всего 3 % , а и злуч ен и я — в 1 0 0 р аз м ен ьш е эн ер ги и ви д и м о го вещ ества (см . кн и гу «В селен н ая, ж и зн ь, чер н ы е д ы р ы »). IV. В селен н ая п о гор и зо н тали со сто и т и з д вух косм и ч ески х сф ер — вещ ествен н о й и вакуум н о й , т. е. и з сф ер тяго тен и я и ан ти тяго тен и я. А если В селен н ую рассм атр и вать в вер ти кальн о м р азр езе, то п од п ро стр ан ствен н ы м р асп р ед елен и ем вещ ества, его н еод н оро д н о сти и од н о ро д н о сти в м асш таб ах 3 00 М П к и б о лее леж и т вакуу м н ы й м и р с его п о сто ян н о й и н еи зм ен н о й п ло тн о стью эн ер ги и , т. е. вакуум н ы й стати ч ески й м и р н аш ей В селен н о й : это т вакуум н ы й стати ч ески й м и р вли яет н а п ро стран ствен н о е р асп р ед елен и е вещ ества (т. е. галакти к, и х ско п лен и й и свер х ско п лен и й ), о п р ед еляет и х р азб еган и е и р азлет д р уг о т д р уга, н о сам (вакуум н ы й стати ч ески й м и р ) н и како м у о б р атн ом у и х вли ян и ю н и ко гд а и н и гд е н е п о д вер гается. А н ти гр ави тац и я это го вакуум н о го м и р а п о д талки вает, п од го н яет и р азго н яет эти вещ ествен н ы е стр уктур н ы е о б р азован и я, уд ер ж и ваем ы е в и х со ставн о м со сто ян и и си ло й гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я: тяго тен и е вы ступ ает в р о ли си лы , стр ем ящ ей ся к усто й ч и во м у со хр ан ен и ю п р о стр ан ствен н о го р асп р ед елен и я галакти к, и х ско п лен и й и свер х ско п лен и й , а ан ти тяго тен и е вы ступ ает в кач естве си лы , р астяги ваю щ ей п р о стр ан ствен н ы й ф о н и тем сам ы м о б уславли ваю щ ей р азлет и х . З н ач и т, в вер ти кальн ом разр езе В селен н о й п р о и схо д и т п ро ти воб ор ство д вух ф ун д ам ен тальн ы х ко см и чески х си л тяго тен и я, гр ави тац и и и ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и : ан ти тяго тен и е является п р и ч и н о й уско р ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й , а тяго тен и е — си ла, стрем ящ аяся к со хр ан ен и ю кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур н ы х о б р азован и й в ц ело м . В это й связи естествен н о во зн и кает во п ро с: в р езультате б еско н еч н о го и б езгр ан и ч н о го ускор ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й , о п р ед еляем о го аб со лю тн ы м д о м и н и р о ван и ем ан ти тяготен и я, сум еет ли тяго тен и е как си ла гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са) сохр ан и ть и х в и х ц ело стн о сти ? У ч и ты вая то о б сто ятельство , ч то п о м ер е уско рен н о го р асш и р ен и я си ла тяго тен и я б уд ет катастро ф и ч ески п ад ать, о слаб евать и ум ен ьш аться, а си ла ан ти тяго тен и я б уд ет уси ли ваться, вр яд ли тяго тен и е б уд ет сп о соб н о к устой ч и во м у сох ран ен и ю и х в и х стр уктур н ы х о б р азован и ях : п р о и зо й д ет всео б щ ая и ун и вер сальн ая ф р агм ен тац и я (р асп ад , р ассы п ан и е, д р о б лен и е н а м ел ки е ф р агм ен ты -о ско лки ) кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур н ы х о б р азован и й (сверх ско п лен и й и ско п лен и й галакти к, галакти к и звезд ). Н о то, ч то п р о и зо й д ет ф рагм ен тац и я кр уп н о м асш таб н ы х стр уктур н а б о лее м елки е ф р агм ен ты , б о лее и ли м ен ее ясн о. О д н ако со вер ш ен н о н е ясен д р уго й во п ро с: д о како го п р ед ела д о й д ет сам а эта ф р агм ен тац и я? Т о , ч то в р езультате катастро ф и ч еско го п ад ен и я си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я п р о и зо й д ет р асп ад свер х ско п лен и й н а ско п лен и я галакти к, ско п лен и й галакти к — н а о тд ельн ы е галак ти ки , ясн о . А галакти ки б у д ут п о д вер гн уты д альн ей ш ей ф р агм ен тац и и — это загад ка, котор ую след ует р азгад ать, и б о сам ую галакти ку как ц ело стн ую си стем у, состо ящ ую и з яд р а, д и ска и ко ро н ы (гало ), уд ер ж и вает тем н о е вещ ество , н ахо д ящ ееся в коро н е и со ставляю щ ее б о лее 90 -95 % м ассы всей галакти ки . (Э то во п р о с оч ен ь сло ж н ы й и тр уд н ы й , ко то р ы й является п р ед м етом и сслед о ван и я и ан али за ко н кретн ы х н аук — астро ф и зи ки и ко см о ло ги и .) А н аш е ф и ло со ф ско е п р ед п о ло ж ен и е след ую щ ее.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
396
396
1. П р и ф р агм ен тац и и галакти ка м о ж ет р асп ад аться н а ко ро н у как вм ести ли щ е п о ч ти всей м ассы ее, н а д и ск как о б ласть м о лод ы х звезд и звезд оо б р азо ван и я и яд ро как ср ед о точ и е стар ы х звезд . 2. Ф и зи ч еская п р и ро д а тем н ого вещ ества н еи звестн а: р азгад ка это й п ри р о д ы тем н о го вещ ества — од н а и з сам ы х актуальн ы х зад ач астр о ф и зи ки и ф и зи ки ч асти ц . 3. В д и ске галакти ки в о сн овн о м со ср ед ото ч ен ы м о лод ы е звезд ы : д и ск — о б ласть звезд о о б р азо ван и я м о лод ы х звезд . О д н ако вся сум м ар н ая м асса всех (ста и ли д вух со т м и лли ар д ов звезд галакти ки ) звезд н е п р евы ш ает 5 % всей м ассы галакти ки . 4. С ам о е и н тересн о е — это яд р а акти вн ы х галакти к, в ко торы х об р азую тся сверх м асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы , м асса кото р ы х п р евы ш ает м и лли о н ы и м и лли ар д ы м асс н аш его С о лн ц а (M⊙ ). 5. К вазар ы все ещ е о стаю тся экзо ти ч ески м и ко см и ч ески м и о б ъ ектам и , хо тя о н и б ы ли о ткр ы ты р ан ьш е н ей тро н н ы х звезд и ч ер н ы х д ы р : квазар б ы л о ткр ы т в 1 96 3 г. ам ер и кан ски м астр о н о м ом М арти н о м Ш м и д том . П ерво н ач альн о квазар ы и д ен ти ф и ц и р о вали сь с н ей трон н ы м и звезд ам и , то ч н ее, и сто ч н и ком свети м о сти квазаро в, ср авн и м о й со свети м о стью ц ело й галак ти ки , со д ер ж ащ ей 10 0 м лрд звезд , сч и тали н ей тро н н ы е звезд ы . О д н ако б ы стро о тказали сь о т это й и д еи , п о ско льку н ей тр о н н ая звезд а, р азм ер ко торо й со ставляет 10 км , п ульси р ую щ ая и м п ульсы ч ер ез секун д у, н е м о гла б ы ть и д ен ти ф и ц и р о ван а с квазаро м , р азм ер о б ъ екта свети м о сти ко то ро го ср авн и м с р азм еро м о б ъ ем а н аш ей С о лн еч н о й си стем ы . П о сле о тказа о т н ей тр о н н о й звезд ы как и сто ч н и ка м ощ н о й и н еб ы валой свети м о сти квазар а, уч ен ы е в кач естве и сто ч н и ка свети м о сти квазаро в п р ед лож и ли ан н и ги ляц и ю вещ ества с ан ти вещ ество м . О д н ако о т это й и д еи такж е б ы стро п р и ш ло сь отказаться, так как в н аб лю д аем о м н аш ем м етагалакти ч еско м п р о стр ан стве о тсутствует ан ти вещ ество в то м ко ли ч естве, что б ы п ро и схо д и ла ан н и ги ляц и я вещ ества с ан ти вещ еством . П о сле о тказа о т ан н и ги л яц и и вещ ества с ан ти вещ ество м как и сто ч н и ка свети м о сти квазар а уч ен ы е п р ед ло ж и ли н о вую и д ею б ело й д ы ры как и сточ н и ка свети м о сти квазар а, н о от это й зам ан ч и во й и д еи так ж е б ы стро п р и ш ло сь о тказаться, так как б елая д ы р а, п р ед ло ж ен н ая ещ е Э й н ш тей н ом , является п р о д о лж ен и ем и п р о явл ен и ем со д ер ж и м о го ч ер н ы х д ы р и и х си н гуляр н о сти . Б ы ли п р ед лож ен ы в кач естве и сто ч н и ка свети м о сти квазар а звезд н ы е ч ер н ы е д ы р ы . О д н ако о т н и х такж е о тказали сь, так как о н и ч ер есч ур «д о лго ж и тели » (1 0 63 лет, п о р асч етам С . Х о ки н га). Н ако н ец , сей ч ас б о льш и н ство м сп ец и али сто в — уч ен ы х астро ф и зи ко в, ко см о ло го в и ф и зи ко в ч асти ц — п р и н ято, ч то и сточ н и ко м свети м о сти квазаров являю тся свер хм асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы в яд р ах акти вн ы х галакти к, м асса ко тор ы х со ставляет м и лли о н ы и м и лли ар д ы м асс н аш его С о лн ц а (M⊙ ). Т аки м о б р азо м , в р езультате ф р агм ен тац и и (т. е. р асп ад а, р ассы п ан и я, д ро б лен и я вели ко го Б о льш о го н а м алы е ф р агм ен ты -о ско лки ) м ы и м еем : 1 . В м и р е звезд н а и х ф и н альн о й стад и и б елы е кар ли ки , н ей тр о н н ы е звезд ы и звезд н ы е ч ер н ы е д ы р ы : б елы е карли ки и н ей тро н н ы е звезд ы о ткр ы ты эксп ер и м ен тальн о , а ч ер н ы е д ы р ы ещ е о ко н ч ательн о , н еп о ср ед ствен н о и п р ям о эксп ер и м ен тальн о н е о ткр ы ты . К о свен н о в д во й н ы х звезд н ы х си стем ах м ы п о луч аем и н ф о рм ац и ю о б и х м ассе, р азм ер е и н ен аб лю д аем о й п о верх н о сти .
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
397
397
2. Н ам и звестн ы сверхм асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы в яд р ах акти вн ы х галакти к: акти вн ы е галакти ки в м етагалакти ке со ставляю т 1 0 % всех галакти к в м етагалакти ч еско м п р о стр ан стве — 10 галакти к. С лед о вательн о , о б щ ее чи сло акти вн ы х галакти к, в яд р ах ко тор ы х о б р азую тся и сущ ествую т свер хм асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы , 20 м лрд . Э то о гр ом н ей ш и й и вп еч атляю щ и й п о си ле и м ощ и ф ен ом ен во всем м етагалакти ч еско м п р о стр ан стве: эти сверх м асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы , м асса ко то р ы х составляет м и лли о н ы и м и лли ар д ы M⊙ , такж е являю тся «д о лго ж и телям и », п о Х о ки н гу. 3. К звезд н ы м ч ер н ы м д ы р ам и свер хм асси вн ы м ч ер н ы м д ы р ам м о ж н о п р и со во куп и ть и квазар ы : если д ей стви тельн о и х и сто ч н и ко м являю тся сверх м асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы в яд р ах акти вн ы х галакти к, то д ей стви тельн о со зд ается вн уш и тельн о е и зах ваты ваю щ ее вп еч атлен и е о гр ави тац и о н н о й м асс е (след овательн о , Ε = М с 2), ее ко н ц ен трац и и и п р ессо ван н о сти в ч ер н ы х д ы р ах воо б щ е: м асса о стается сам о сох р ан яю щ и м ся вещ ество м и , след о вательн о , си ло й гр ави тац и и , тяго тен и я. С и ла гр ави тац и и — п р оявлен и е эн ер ги и как м ассы , ум н о ж ен н о й н а квад р ат ско ро сти света — с 2. 4. К о всем у вы ш есказан н ом у след ует д о б ави ть тем н о е вещ ество в кор о н е галакти к, ско п лен и й и сверх ско п лен и й и х : «скр ы ты е м ассы » тем н о го вещ ества со ставляю т о т 95 д о 98 % м ассы всей галакти ки и , след о вательн о , и х ско п лен и й и сверх ско п лен и й . «С кр ы ты е м ассы » тем н о го вещ ества уд ер ж и ваю т и со хр ан яю т н е то лько галакти ки в и х стр уктур н о й ц елостн о сти , н о и ско п лен и я и сверх ско п лен и я в и х взаи м о д ей стви и , взаи м о связи и взаи м о зави си м о сти . П оэто м у ан ти тяго тен и ю д ля п р ео д о лен и я си лы тяго тен и я, си лы гр ави тац и о н н о го п р и тяж ен и я (сж ати я, ко ллап са) н еоб хо д и м а б о льш ая (т. е. п р ео б лад аю щ ая) си ла (т. е. эн ер ги и и м ассы ), ч то б ы галакти ки и ско п лен и я и х уд алял и сь д р уг о т д р уга: п о ско льку вакуум с его ан ти тяго тен и ем п о п ло тн о сти эн ер ги и п р ево схо д и т б о льш е ч ем в 2 р аза сум м ар н ы е п ло тн о сти всех «н евакуум н ы х » ви д о в ко см и ч еско го вещ ества (тем н о го вещ ества, ви д и м о го вещ ества и и злуч ен и я), п осто льку ан ти тяготен и е как си ла ан ти гр ави тац и и , о тталки ван и я п о д го н яет, р азго н яет галакти ки и и х ско п лен и я, и тем сам ы м п р о и сх о д и т уско р ен н ое р асш и р ен и е: в м етагалакти ч еско м п р о стр ан стве вакуум с его ан ти тяго тен и ем п о д го н яет и р азго н яет о д н овр ем ен н о 2 00 м лр д галакти к (10 11 галакти к в м етагалакти ке) п о всем у п ростр ан ству и во всех его н ап равлен и ях , а такж е во вр ем ен н о м и н тер вале. В ц ело м все 2 00 м лр д галакти к р азлетаю тся о д н о вр ем ен н о и зо троп н о во всех н ап р авлен и ях п р о стр ан ства и о д н о ро д н о п о всем у м етагалакти ч еско м у п р о стр ан ству, а во вр ем ен и о н и р азлетаю тся со скоро стью со тн и и ты сяч и км /с: во вр ем ен и о н и р азлетаю тся то лько и то лько н ео б р ати м о и аси м м етр и ч н о от п ро ш ло го к б уд ущ ем у. С тр ела вр ем ен и — - п о казатель ко см о логи ч еско го р асш и р ен и я с уско р ен и ем : врем я н ео б р ати м о , о н о аси м м етр и ч н о течет как в м и кром и р е (н ап р и м ер, в п ро ц ессах р асп ад а као н ов), так и в ко см и ч еском м акр ом и р е. В о о б щ е о ч ен ь ч асто м ы п и ш ем , ч то галакти ки уд аляю тся д р уг от д р уга, н о н а сам ом д еле м ы н е всегд а стар аем ся вн и кн уть в суть р азб еган и я галакти к и и х ско п лен и й . В д ей стви тельн о сти , р азб еган и е галакти к и и х ско п лен и й д р уг о т д руга п р ед ставляет со б о й сам ы й гр ан д и о зн ы й и зр ели щ н ы й ко см и ч ески й «сп ектакль», гд е глав-
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
398
398
н ы м и д ей ствую щ и м и ли ц ам и являю тся тяго тен и е и ан ти тяго тен и е, гр ави тац и я и ан ти гр ави тац и я: тяго тен и е стр ем и тся все п р и тяги вать, сж и м ать и ко ллап си р овать, а ан ти тяго тен и е — уд алять, р азго н ять и р аски д ы вать. У ско р ен н о е р асш и р ен и е В селен н о й п р ои сх о д и т как п р о ти во б ор ство эти х д вух п р о ти во п о лож н о н ап р авлен н ы х си л — си л тяго тен и я и ан ти тяго тен и я: р асш и р ен и е н ельзя п р ед стави ть как ли н ей н о о д н о м ерн ую н ап р авлен н о сть. Н а сам ом д еле о н о — м н о гом ер н о е (т. е. о б ъ ем н о е) п ро стр ан ствен н о -вр ем ен н о е р асш и р ен и е: р асш и р ен и е н аш ей В селен н о й п р о и сход и т в тр ех п р о стр ан ствен н ы х и зм ер ен и ях и о д н ом ер н ом вр ем ен и . Т аки м об р азо м , р асш и рен и е В селен н о й с уско р ен и ем п ро и схо д и т в ч еты р ех м ер н ом м и р е. Н агляд н о и об р азн о м о ж н о п р ед стави ть р асш и р ен и е В селен н о й как сф ер и ч ески си м м етр и ч н ы й р азд уваю щ и й ся ш ар :
Р и с. 3.10
как п ро ти во б о р ство д вух си л — си л тяготен и я и ан ти тяго тен и я. 1. Ч ер н ы е стр елки — это н ап р авлен н о сть си лы тяго тен и я к грави тац и о н н о м у п р и тяж ен и ю , сж ати ю и ко ллап су: к ц ен тр у си ла тяго тен и я п ад ает, ум ен ьш ается и о слаб евает в результате уско р ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й . 2. П ро зр ач н ы е стр елки — это н ап р авлен н о сть во вн е си лы ан ти тяго тен и я р асш и р ен и я, уд ален и я и разб еган и я галакти к, и х скоп лен и й : си ла ан ти тяго тен и я уси ли вается, н ар астает и возр астает. В это м гр ан д и о зн ом ко см и ч еском п ро ти во б о р стве д вух си л тяго тен и я и ан ти тяго тен и я, гр ави тац и и и ан ти гр ави тац и и вер х о д ер ж и вает ко см и ч ески й вакуум с его ан ти гр ави тац и ей н ад гр ави тац и он н о й си ло й всех «н евакуум н ы х » ви д о в ко см и ч еско го вещ ества (тем н о го вещ ества, ви д и м о го вещ ества и и злуч ен и я). П оэто м у со вер ш ается н ам и н аб лю д аем о е ускор ен н о е р асш и р ен и е В селен н о й со всевозр астаю щ ей скоро стью . Р асш и р ен и е В селен н о й н уж н о п о н и м ать и о см ы слен н о п р ед стави ть: во -п ер вы х , только в
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
399
399
м етагалакги ч еско м п ро стр ан стве как о д н о в р ем ен н о е р азб еган и е б о лее 2 00 м лр д галакти к, и х р азлета со ско ро стям и в со тн и ты сяч км /с, т. е. б ли зки м и к скоро сти света. Г алакти ки , д ви ж ущ и еся с таки м и скоро стям и , как м ы уж е п и сали , сталки ваю тся в ло б д р уг с д р уго м , п ри это м б о льш и е галакти ки (элли п ти ч е ски е) п о ж и р аю т м ален ьки е (сп и р альн ы е и ли н еп р ави льн ы е) и ли о б р азую тся п р и сто лкн овен и и н о вая и ли н о вы е галакти ки ; во -вторы х , ср ед и галакти к н ах од ятся «сам о уб и й ц ы », о б р азую щ и е в сво и х яд рах сверх м асси вн ы е ч ер н ы е д ы р ы с м ассой в м и лли о н ы и м и лли ар д ы м асс С о л н ц а — M⊙ ; в-тр етьи х , а р азве свети м о сть квазаро в н е вы зы вает в н ас во схи щ ен н о го о чар ован и я? В ед ь свети м о сть о д н о го квазара ср авн и м а со свети м о стью ц ело й галакти ки , со д ер ж ащ ей 100 -2 00 м лр д звезд , как н аш а звезд а С о лн ц е. П оэто м у звезд н о -галакти ч ески й м и р п р ед ставляет соб о й м и р , п о лн ы й тай н и загад о к, ко тор ы е н ам п о степ ен н о р аскры ваю т сво и п о таен н ы е зако н ы . Н о этот м и р галакти к, скоп лен и й и свер х ско п лен и й в сво ем ф ен о м ен о ло ги ч еско м п р оявлен и и п ер ед н аш и м уд и влен н ы м взор ом п р ед стает как во лш еб н о е ко см и ческо е зр ели щ е, в ко то ро м , как в калей д оско п е, см ен яю тся сц ен ы д р ам ы сц ен о й тр агед и и , а сц ен а тр агед и и — сц ен о й ап о лло н и зм а: н аш а В селен н ая в н о ум ен альн ой сущ н о сти — д и о н и си зм как н еи сто во е б уй ство и яро сть. П оэто м у п р о ти во б орство тяго тен и я и ан ти тяго тен и я, вещ ества и вакуум а в своей ф ен о м ен о ло ги и п р ед стает п ер ед н ам и как б ор ьб а д вух н ач ал — ап о лло н и зм а и д и о н и си зм а: н аш а В селен н ая в сво ей сути — д и о н и си зм . Н аш а В селен н ая — сам ая б о льш ая и вели кая и сти н а, ко то р ая н ам является как кр асота (п р екр асн о е, со верш ен н о е), а п озн ан и е это й и сти н ы и со зерц ан и е ее кр асо ты — то лько б лаго , д о б ро , сп равед ли во сть, ко то р ы х так н ам н е х ватает в сего д н яш н ем м и р е. М ы , лю д и , — ч асть п р и ро д ы : о н а ч ер ез н ас узн ает себ я. А м ы д о лж н ы б ы ть д о сто й н ы м и ее: н аш е зн ан и е о п р и ро д е — ее зн ан и е о н ас. И все ж е п р и всем д и о н и си зм е как н еи сто вом б уй стве и яр о сти п р и р о д ы В селен н о й — как зам еч ательн о п о стро ен а В селен н ая, как взаи м о согласо ван ы все ее ч асти , элем ен ты , ком п о н ен ты , как ю вели р н о уп акован ы и п о д о гн ан ы ее п р и н ц и п ы , зако н ы , си м м етр и и и аси м м етр и и , х ао с и п о ряд ок, б и ф ур кац и я и катастроф а, тур б улен тн о сть и стр ан н ы е аттр акторы и т. д . и т. п . в ко см и ч еском м и р е и м и кро м и р е н аш ей В селен н ой : о н а есть ед и н ство д и о н и си зм а и ап о лло н и зм а.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
400
400
З ак л ю ч ен и е
1. П ервы й ф и ло со ф ски й вы вод в заклю ч ен и е со сто и т в зам ен е ф и зи ки ч асти ц ф и зи ко й ф ун д ам ен тальн ы х суп ер стр ун , и в соо тветстви и с эти м д о лж н а б ы ть зам ен е н а ф и ло со ф и я ч асти ц ф и лосо ф и ей ф ун д ам ен тальн ы х суп ер стр ун , м од а р езо н ан сн ы х ко леб ан и й котор ы х о п р ед еляет и о б усло вли вает весь сп ектр ф ун д ам ен тальн ы х и элем ен тар н ы х ч асти ц и си лы и х взаи м о д ей стви й , в то м ч и сле и п р еж д е всего гр ави то н как кван т гр ави тац и о н н о го п о ля, а такж е м ассу и зар яд . С уп ер стр ун н ая ф и ло со ф и я является совр ем ен н о й ф и ло со ф и ей , рад и кальн ы м о б р азом зам ен и вш ей ф и ло со ф и ю ч асти ц , го сп о д ство ко торо й п р о д о лж ало сь в теч ен и е б о лее д вух с п о ло ви н о й ты сяч елети й со вр ем ен Д ем о кр и та в ан ти чн о й Г р ец и и . 2. Н а всех уро вн ях стр уктур н ы х об р азо ван и й п р о ц ессы , связан н ы е с ро ж д ен и ем , стан о влен и ем и эво лю ц и ей р асш и р яю щ ей ся В селен н о й , н о сят н е м о н о то н н ы й , п лавн ы й , р авн о м ер н ы й , а б ур н ы й , н еи сто вы й , яро стн ы й х ар актер : н аш а В селен н ая в ц ело м н е ли н ей н ая, а н ели н ей н ая суп ер си стем а. О н а в ко см о ло ги ч еско м вр ем ен н о м и н тер вале эво лю ц и о н и зи рует ч ер ез точ ку б и ф ур кац и и со взр ы вом . Х ар актер н о й о соб ен н о стью б ы ти я всех м и кр озер н и сты х , м елко зер н и сты х и кр уп н о зер н и сты х о б р азован и й является кан ал и х эво лю ц и и о т эксп о н ен ц и альн о го закон а к ги п ер б о ли ч еско м у зако н у и х р азви ти я. П оэто м у н аш е ф и ло со ф ское м и ро ви д ен и е В селен н о й д о лж н о б ы ть н ели н ей н ы м : н ели н ей н ы м д о лж н о б ы ть ф и ло со ф ско е м и ро п о н и м ан и е и о см ы слен и е, м ето д о логи я и ло ги ка м ы ш лен и я. 3. Г лавн ы м ко н ф ли кто м , созд аю щ и м глуб о ки й кр и зи с в со вр ем ен н о й теор ети ч е ско й ф и зи ке, является п р оти вор еч и е (ан таго н и зм ) м еж д у О Т О Э й н ш тей н а и кван то во й тео р и ей п о ля: О Т О Э й н ш тей н а как класси ч еская теор и я н еи зб еж н о п р и во д и т вовр ащ аю щ ей ся ч ер н о й д ы р е к си н гул яр н ости как б еско н еч н ости п ло тн о сти м атер и и и и скри влен и я вн утр ь п р о стр ан ства-вр ем ен и . Э то о зн ач ает н а ф и ло со ф ско м язы ке, во -п ервы х , аб со лю тн о е и сч езн овен и е в си н гуляр н о сти как точ ке б еско н еч н о сти п р о стр ан ства-вр ем ен и как класси ч еско го , во -вторы х , п р евр ащ ен и е м атер и и в б еско н еч н ую вели ч и н у в м и лли м и кро н е, а в -тр етьи х , аб со лю тн о е и сч езн о вен и е б ар и о н и ч еской м атер и и в ан ти б ар и о н и ч ескую м атер и ю . В ш и ро ком ф и ло со ф ско м п лан е р еш ен и е п р о б лем ы си н гуляр н о сти н е м о ж ет заклю ч аться то лько в со зд ан и и кван то во й теор и и гр ави тац и и : н ео б хо д и м вы х од за п р ед елы п р и зн ан и я сущ ество ван и я то лько од н о й -ед и н ствен н о й н аш ей В селен н о й в о д н ом то лько экзем п ляр е во всем м и р о зд ан и и . В м етод о ло ги ч еско м и м и р ово ззр ен ч еско м п о д х од е н ео б хо д и м о ф и ло со ф ское п р и зн ан и е м н о ж ествен н о сти вселен н ы х в соо тветстви и с х ао ти ч еско й ко см о ло ги ей А н д р ея Л и н д е: М ега-В сел ен н ая, со сто ящ ая и з б еско н еч н о го м н о ж ества м ульти вселен н ы х , од н и и з ко то ры х в р езультате вели ки х , б о льш и х и м алы х взр ы во в, р о ж д аю тся и эво лю ц и о н и зи р ую т, а д р уги е стар ею т и ум и р аю т.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
401
401
Е сли н ач ало м всех н ач ал р ож д ен и я н аш ей В селен н о й является си н гуляр н о сть, то эта си н гуляр н о сть — ко н ец Б о льш о го сж ати я и Б о льш о го кр ах а как гр ан д и о зн о го вселен ско го ко ллап са о д н ой и з м ульти -вселен н ы х в М ега-В селен н о й : си н гу ляр н ость — н ач ало и ко н ец м ульти -вселен н ы х . О д н о й и з эти х м ульти -вселен н ы х является н аш а м ульти -вселен н ая. К о н ц еп ц и я м н о ж ествен н о сти м ульти -вселен н ы х в М ега-В селен н о й (тер м и н «М ега-В селен н ая» п р и н ад леж и т н о б елевско м у лаур еату С ти вен у В ай н б ер гу) м ож ет стать о б щ еф и ло со ф ско й п латф ор м о й д ля ад екватн о го р еш ен и я и д руги х (как н ауч н о теор ети ч ески х , так и ф и ло со ф ско -м ето д о ло ги ч ески х ) п ро б лем в со вр ем ен н о й теор ети ч еской ф и зи ке ч асти ц , астро ф и зи ке и ко см о ло ги и . Т аки м и п р о б лем ам и являю тся: 1. З ако н ы , п р и н ц и п ы и м и р овы е п о стоян н ы е каж д о й м ульти -вселен н о й н е м о гут б ы ть од и н аковы м и . О н и д олж н ы р азли ч аться в каж д о й м ульти -вселен н о й : каж д ая м ульти -вселен н ая эво лю ц и о н и зи р ует п о -сво ем у. 2. П ро б лем а ч ер н ы х и б елы х д ы р : ч ерн ы е д ы р ы об р азую тся в о д н о й м ульти вселен н о й , а со д ер ж и м о е в эти х ч ер н ы х д ы р ах м о ж ет р еко ллап си р о вать ч ер ез б елы е д ы р ы в д р уго й м ульти -вселен н о й . 3. П ро б лем а «тем н о го вещ ества»: «тем н ы м вещ еством » как ан ти б ар и о н и ч еской м атер и ей о д н о й м ульти -вселен н о й м о ж ет б ы ть см ерть б ар и о н и ч еско й м атер и и в д р уго й м ульти -вселен н о й . 4. Н аш е м и р о п он и м ан и е о В селен н о й есть ед и н ство вещ ествен н о й и ко см и ч ески вакуум н о й сф ер . 5. Н аш а В селен н ая б уд ет р асш и р яться с уско р ен и ем , н езави си м о о т вы б ор а гео м етр и и п ро стр ан ства В селен н о й . 6. К о н ц еп ц и я « стар ен и я Λ -член а» и п р и п о ло ж и тельн о й кр и ви зн е п р о стр ан ства В селен н о й м ож ет стать р еальн ы м н о вы й вселен ски й ко ллап с, ко торы й п р евр ати т н аш у В селен н ую в н о вую си н гуляр н о сть (такую во зм о ж н о сть н ельзя со всем и склю ч ать, как сч и тает о д и н и з вед ущ и х сп ец и али сто в астро ф и зи ко в и ко см о ло го в А . А . С таро б и н ски й ). 7. М о ж н о п р ед стави ть, ч то н е о б язательн о все м ульти -вселен н ы е н аселен ы ан ало ги ч н ы м и ч асти ц ам и (и ли суп ер струн ам и ), и з котор ы х со сто и т н аш а м ульти В селен н ая. 8. В д р уги х м ульти -вселен н ы х м о ж ет б ы ть соверш ен н о д р угая кр уп н о м асш таб н ая стр уктур а, отли ч н ая о т н аш ей !
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
402
402
Л и тер атур а
1. А ккард и Л . Д и алоги о кван товой м ехан и ке. М ., 2004. 2. А рнольд В . И . Т еори я катастроф . М .: У Р С С , 2004. 3. Б аад е В . Э волю ц и я звезд и галакти к. М .: У Р С С , 2002. 4. Б аранцев Р . Г . С и н ергети ка в соврем ен н ом естествозн ан и и . М .: У Р С С , 2003. 5. Б ахт ин Ф . П остроен и е геом етри и н а осн ове п он яти я си м м етри и . М .: Н ау ка, 1969. 6. Б огуш А . А . В вед ен и е в кали б ровочн у ю п олеву ю теори ю электрослаб ы х взаи м од ей стви й . М .: У Р С С , 2003. 7. Б огуш А . А . О черки п о и стори и ф и зи ки м и кром и ра. М .: У Р С С , 2004. 8. Б у ду щ ее В селен н ой и бу ду щ ее н аш ей ц и ви ли зац и и : С б . статей . М ., 2002. 9. В авилов С . И . И саак Н ью тон . М : Н ау ка, 1961. 10. В айнберг С . Г рави тац и я и косм ологи я. В олгоград : П латон , 2000. 11. В айнберг С . М ечты об окон чательн ой теори и . М .: У Р С С , 2004. 12. В айнберг С . П ервы е три м и н у ты . М ., 1981. 13. В айнберг С . П ервы е три м и н у ты . С оврем ен н ы й взгляд н а п рои схож д ен и е В селен н ой . М .; И ж евск, 2002. 14. В алант эн Л . С уб атом н ая ф и зи ка: яд ра и части ц ы . Т . 1,2. М .: М и р, 1986. 15. В ейль Г . С и м м етри я. М .: У Р С С , 2003. 16. В ернад ский В . И . Б и осф ера и н оосф ера. М .: А й ри с-П ресс, 2004. 17. В игнер Э . И н вари ан тн ость и закон ы сохран ен и я. Э тю д ы о си м м етри и . М .: У Р С С , 2002. 18. В лад им иров Ю . М етаф и зи ка. М ., 2002. 19. В у Ц . С ., М ош ковский С . А . Б ета-расп ад . М .: А том и зд ат, 1970. 20. Г азак М . Г н ом он . О т ф араон ов д о ф ракталов. М .; И ж евск, 2002. 21. Г алим ов Э . М . Ф ен ом ен ж и зн и . М еж ду равн овеси ем и н ели н ей н остью . М .: У Р С С , 2001. 22. Г ейзенберг В . У и стоков кван товой теори и . М ., 2004. 23. Г енон Р . Т рад и ц и он н ы е ф орм ы и косм и чески е ц и клы . К ри зи с соврем ен н ого м и ра. М .: Б еловод ье, 2004. 24. Г инзбург В . Л . О н ау ке, о себ е и о д ру ги х. М .: Ф и зм атли т, 2001. 25. Г лейк Д ж . Х аос. С озд ан и е н овой н ау ки . С П б .: А м ф ора, 2001. 26. Г лэш оу Ш . А . О чарован и е ф и зи ки . М ., 2002. 27. Г рави тац и я и топ ологи я. А ктуальн ы е п роб лем ы : С б . статей . М .: М и р, 1966. 28. Г рин Б . Э леган тн ая В селен н ая. С у п ерстру н ы , скры ты е разм ерн ости и п ои ски окон чательн ой теори и . М .: У Р С С , 2004. 29. Г уревич Л . Э ., Ч ернин А . Д . В вед ен и е в косм огон и ю . М .: Н аука, 1978. 30. Д евис П . С у п ерси ла. М .: М и р, 1989. 31. Д ж ем м ер М . П он яти е м ассы в класси ческой и соврем ен н ой ф и зи ке. М .: У Р С С , 2003. 32. Д зикики А . Т ворчество в н ау ке. М .: У Р С С , 2001.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
403
403 33. Д ойн Д . С тру кту ра реальн ости . М .; И ж евск, 2001. 34. Е ф рем ов Ю . Н . В глу б ь В селен н ой . Звезд ы , галакти ки и м и розд ан и е. М .: У Р С С , 2003. 35. Ж елуд ев И . С . С и м м етри я и ее п ри лож ен и е. М .: Э н ергоатом и зд ат, 1983. 36. Захаров А . В . М акроскоп и ческая грави тац и я. М .: Я н у с-К , 2000. 37. Захаров В . Д . О т А ри стотеля д о Э й н ш тей н а. М .: Б и н ом , 2003. 38. Зельд ович Я . Б . Ч асти ц ы , яд ра, В селен н ая // Зельд ови ч Я . Б . И зб ран н ы е тру ды . М .: Н ау ка, 1985. 39. Зельд ович Я . Б ., Н овиков И . Д . Р еляти ви стская астроф и зи ка. М .: Н ау ка, 19 67. 40. И ваненко Д . Д ., С ард анаш вили Г . А . Г рави тац и я. М : У Р С С , 2004. 41. И д лис Г . М . Р еволю ц и и в астрон ом и и , ф и зи ке и косм ологи и . М .: Н ау ка, 1985. 42. И нд урайн Ф . К ван товая хром од и н ам и ка. М .: М и р, 1986. 43. И саев П . С . К ван товая электрод и н ам и ка в об ласти вы соки х эн ерги й . М ., 1984. 44. К апра Ф . П ау ти н а ж и зн и . М .: С оф и я, 2003. 45. К апра Ф . С кры ты е связи . М .: С оф и я, 2004. 46. К аку М . В вед ен и е в теори ю суп ерстру н . М .: М и р, 1999. 47. К апит онов И . М . В вед ен и е в ф и зи ку яд ра и части ц . М .: У Р С С , 2002. 3 -е и зд . М .: К ом К н и га, 2006. 48. К апица С . П ., К урд ю м ов С . П ., М алинецкий Г . Г . С и н ергети ка и п рогн озы бу ду щ его. М .: У Р С С , 2003. 49. К ауф м ан У . К осм и чески е ру беж и теори и отн оси тельн ости . М .: М и р, 1981. 50. К инг А . Р . В веден и е в класси ческу ю звезд н у ю д и н ам и ку . М .: У Р С С , 2002. 51. К лайн М . М атем ати ка. П ои ск и сти н ы . М .: М и р, 1988. 52. К лапд ор -К лайнгрот хаус Г . В ., Ц ю бер К . А строф и зи ка элем ен тарн ы х части ц . М .: Р ед . У Ф Н , 2000. 53. К лим онт ович Ю . Л . В вед ен и е в ф и зи ку откры ты х си стем . М .: Я н у с-К , 2002. 54. К оккед э Я . Т еори я кварков. М .: М и р, 1971. 55. К ом м инс Ю ., Б уксбаум Ф . С лаб ы е взаи м од ей стви я леп тон ов и кварков. М .: Э н ергоатом и зд ат, 1987. 56. К ононович Э . В ., М ороз В . И . О б щ и й ку рс астрон ом и и . М .: У Р С С , 2001. 57. К ройц М . К варки , глю он ы и реш етки . М .: М и р, 1987. 58. К роновер Р . М . Ф ракталы и хаос в д и н ам и чески х си стем ах. М .: П остм аркет, 2000. 59. К ун Н . Ч то рассказы вали греки и ри м лян е о свои х б огах и героях. М .: Р есп у б ли ка, 1996. 60. К урош А . Г . Т еори я гру п п . М ., 1967. 61. Л ат ы пов Н . Н ., Б ейлин В . Α ., В ереш ков Г . М . В акуу м , элем ен тарн ы е части ц ы и В селен н ая. М .: И зд -во М Г У , 2001. 62. Л ахно В . Д . К ластеры в ф и зи ке, х и м и и , б и ологи и . М .; И ж евск, 2002. 63. Л есков Л . В . Н ели н ей н ая В селен н ая. Н овы й Д ом д ля человечества. М .: Э кон ом и ка, 2003. 64. Л есков Л . В . П ять ш агов за гори зон т. М .: Э кон ом и ка, 2003. 65. Л и Ц ., В у Ц . С лаб ы е взаи м од ей стви я. М .: М и р, 1968. 66. Л ю бим ов Α ., К иш Д . В веден и е в эксп ери м ен тальн у ю ф и зи ку . М .: Ф и зм атли т, 2001. 67. М алинецкий Г . Г . М атем ати чески е осн овы си н ергети ки . Х аос, стру кту ры , вы чи сли тельн ы й эксп ери м ен т. М .: К ом К н и га, 2005. 68. М алинецкий Г . Г . Х аос. С тру кту ра. В ы чи сли тельн ы й эксп ери м ен т. М .: У Р С С , 2002. 69. М алинецкий Г . Г ., П от апов А . Б . С оврем ен н ы е п роб лем ы н ели н ей н ой д и н ам и ки . М .: У Р С С , 2002.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
404
404 70. М алиновский Б . М аги я, н ау ка и рели ги я. М .: Р еф л -бу к, 1998. 71. М анд ельброт Б . Ф ракталы , случай и ф и н ан сы . М ., 2004. 72. М арков М . А . Г и п ерон ы и м езон ы . М ., 1958. 73. М изнер Ч ., Т орн К ., У илер Д ж . Г рави тац и я: В 3 т. Б и ш кек: А й н ш тай н . Т . 1, 1994; Т . 2, 1996; Т . 3, 1997. 74. М оисеев Н . Н . У н и версу м , и н ф орм ац и я, об щ ество. М ., 2001. 75. М орозов А . Д . В вед ен и е в теори ю ф ракталов. М .; И ж евск, 2002. 76. М урзин В . С ., С ары чева М . И . Ф и зи ка ад рон н ы х п роц ессов. М ., 1986. 77. Н ам бу Ё ит иро. К варки . М .: М и р, 1984. 78. Н арликар Д ж . Н еи стовая В селен н ая. М .: М и р, 1985. 79. Н аум ов А . И . Ф и зи ка атом н ого яд ра и элем ен тарн ы х части ц . М .: П росвещ ен и е, 1984. 80. Н иколис Г ., П ригож ин И . П озн ан и е слож н ого. М .: У Р С С , 2003. 81. Н овиков И . Д . Ч ерн ы е д ы ры и В селен н ая. М .: М олод ая Г варди я, 1985. 82. Н овиков И . Д . Э волю ц и я В селен н ой . М .: Н аука, 1983. 83. Н овы е свой ства си м м етри и элем ен тарн ы х части ц : С б . статей . М ., 1957. 84. Н окс Р ., Г олд А . С и м м етри я в тверд ом теле. М .: Н ау ка, 1970. 85. О п ервон ачалах м и ра в н ау ке и теологи и : С б . статей . С П б ., 1993. 86. О б щ ая теори я отн оси тельн ости : С б . статей . М .: М и р, 1983. 87. О кунь Л . Б . Л еп тон ы и кварки . М .: Н ау ка, 1990. 88. О кунь Л . Б . Л еп тон ы и кварки . М .: У Р С С , 2005. 89. О кунь Л . Б . Ф и зи ка элем ен тарн ы х части ц . М .: У Р С С , 2005. 90. О кунь Л . Б . Ф и зи ка элем ен тарн ы х части ц . М .: Н ау ка, 1988. 91. П аркер Б . М ечта Э й н ш тей н а о п ои сках ед и н ой теори и строен и я В селен н ой . С П Б .: А м ф ора, 2000. 92. П аркинс Д . В вед ен и е в ф и зи ку вы соки х эн ерги й . М .: М и р, 1975. 93. П енроуз Р . Б ольш ое, м алое и человечески й м озг. М .: М и р, 2004. 94. П енроуз Р . Н овы й у м короля. О ком п ью терах, м ы ш лен и и и закон ах ф и зи ки . М .: У Р С С , 2003. 95. П енроуз Р . Т ен и разу м а. В п ои сках н ау ки о созн ан и и . М .; И ж евск: И н -т ком п ью терн ы х и сслед ован и й , 2003. 96. П ибле П . Ф и зи ческая косм ологи я. М .: М и р, 1975. 97. П оппер К . Р . О б ъ екти вн о е зн ан и е. Э волю ц и он н ы й п од ход . М .: У Р С С , 2003. 98. П ригож ин И . К он ец оп ред елен н ости . В рем я, хаос и н овы е закон ы п ри род ы . М .; И ж евск: И н -т ком п ью терн ы х и сслед ован и й , 2001. 99. П ригож ин И . О п ред елен о ли бу ду щ ее? М .; И ж евск: И н -т ком п ью терн ы х и сслед ован и й , 2005. 100. П ригож ин И . (ред .) Ч еловек п еред ли ц ом н еоп ред елен н ости . М .; И ж евск: И н -т ком п ью терн ы х и сслед ован и й , 2003. 101. П ригож ин И ., С т енгерс И . В рем я, хаос, кван т. М .: П рогресс, 1999. 6 -е и зд . М .: К ом К н и га, 2005. 102. П ригож ин К ., С т енгерс И . П оряд ок и з хаоса. Н овы й д и алог человека с п ри род ой . М .: У Р С С , 2001. 5 -е и зд . М .: К ом К н и га, 2005. 103. П ри н ц и п отн оси тельн ости : С б . статей . М .: А том и зд ат, 1973. 104. П роб лем ы ф и зи ки : класси ка и соврем ен н ость: С б . статей . М .: М и р, 1982. 105. П уш кин В . Г . С у щ н ость м етаф и зи ки . С П б .: Л ан ь, 2003.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
405
405 106.Р айд лер Л . К ван товая теори я п оля. М .: М и р, 1987. 107.Р ейхенбах Г . Ф и лософ и я п ростран ства и врем ен и . М .: У Р С С , 2003. 108.Р ис М . Н аш а косм и ческая об и тель. М .; И ж евск: И н -т ком п ью терн ы х и сслед ован и й , 2002. 109.Р озент аль И . Л ., А рхангельская И . В . Г еом етри я, д и н ам и ка, В селен н ая. М .: У Р С С , 2003. 110.Р ум ер Ю . Б ., Ф ет А . И . Т еори я у н и тарн ой си м м етри и . М .: Н ау ка, 1970. 111.Р ю эль Д . С лу чай н ость и хаос. И ж евск: Р Х Д , 2001. 112.С аган К . Д ракон ы Э д ем а. С П б .: А м ф ора, 2005. 113.С аган К . К осм ос. С П б .: А м ф ора, 2004. 114.С ад бери А . К ван товая м ехан и ка и ф и зи ка эл ем ен тарн ы х части ц . М : М и р, 1989. 115.С аж ин М . В . С оврем ен н ая косм ологи я в п оп у лярн ом и злож ен и и . М .: У Р С С , 2002. 116.С айм он Г . Н ау ки об и ску сствен н ом . М .: У Р С С , 2004. 117.С ерга Э . В . А н ти грави тац и я и ф и зи ка вакуу м а. М ., 2004. 118.С ерга Э . В . К осм и чески й вакуум . В вед ен и е в теори ю . М ., 2002. 119.С и н ергети ческая п арад и гм а. Н ели н ей н ое м ы ш лен и е в н ау ке и и ску сстве: С б . статей . М .: П рогресс-Т ради ц и я, 2002. 120.С оврем ен н ы е п роб лем ы астроф и зи ки : С б . статей / Ш кловски й И . С , К ап лан С . Α ., П и кельн ер С . Б . Т ру д ы Г А И Ш . Т . LXVII. Ч . 2. М ., 2001. 121.С урд ин В . Г . Д и н ам и ка звезд н ы х си стем . М ., 2001. 122.С урд ин В . Г . Р ож д ен и е звезд . М .: У Р С С , 2001. 123.С ухонос С . И . К и п ящ и й вакуу м В селен н ой . Г и п отеза о п ри род е грави тац и и . М .: Н овы й Ц ен тр, 2003. 124.Т ейлор Э ., У илер Д ж . Ф и зи ка п ростран ства-врем ен и . М .: М и р, 1969. 125.Т еори я гру п п и элем ен тарн ы е части ц ы : С б . статей . М .: М и р, 1967. 126.Т рейм ан С . Э тот стран н ы й кван товы й м и р. М .; И ж евск, 2002. 127.Т ринх К суан Т хуан. В селен н ая, Б ольш ой взры в и все, что за н и м и п ослед овало. М .: А стрель, 2002. 128.У иггинс А ., У инн Ч . П ять н ереш ен н ы х п роб лем н ау ки . М ., 2005. 129.У илер Д ж . П ред ви д ен и е Э й н ш тей н а. М .: М и р, 1970. 130.Ф ед осин С . Ф и зи ка и ф и лософ и я п од об и я от п реон ов д о м етагалакти к. П ерм ь, 1999. 131.Ф ейнм ан Р ., В айнберг С . Э лем ен тарн ы е части ц ы и закон ы ф и зи ки . М .: М и р, 2000. 132.Ф рейзер Г . А н ти м атери я. Зеркальн ы е м и ры . М .: М и р, 2002. 133.Ф рит ш Г . О сн ова н аш его м и ра. М ., 1985. 134.Х акен Г . Т ай н ы п ри род ы . С и н ергети ка: н ау ка о взаи м од ей стви и . М .; И ж евск, 2003. 135.Х акен Г ., Х акен -К релль М . Т ай н ы восп ри яти я. М ., 2002. 136.Х ам ерм еш М . Т еори я гру п п и ее п ри м ен ен и е к ф и зи чески м п роб л ем ам . М .: М и р, 1966. 2 -е и зд . М .: У Р С С , 2002. 137.Х ван М . П . Р азум в п ои сках си м м етри и , закон ов и кварков. М .: Р У Д Н , 1998. [38. Х ван М . П . Ф и лософ ское зн ачен и е п ри н ц и п а си м м етри и в ф и зи ке элем ен тарн ы х части ц . М .: Р У Д Н , 1986. 39. Х лопов М . Ю . К осм ом и кроф и зи ка. М .: У Р С С , 2003. 40. Х лопов М . Ю . О сн овы косм ом и кроф и зи ки . М .: У Р С С , 2004. .41. Х окинг С . К раткая и стори я врем ен и . С П б .: А м ф ора, 2000. 42. Х окинг С . Ч ерн ы е д ы ры и м олод ы е вселен н ы е. С П б .: А м ф ора, 2001. 43. Х ооф т Г . Т . В вед ен и е в об щ ую теори ю отн оси тельн ости . М .; И ж евск, 2 002.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
406
406 144. Х оф ф м ан Р . Т акой од и н аковы й и разн ы й м и р. М .: М и р, 2001. 145. Х оф ш т ад т ер Д . Г ед ель, Э ш ер, Б ах: эта б ескон ечн ая ги рлян д а. С ам ара, 2001. 146. Х охш т рассер Р . М олеку лярн ы е асп екты си м м етри и . М .: М и р, 1968. 147. Х уанг К . К варки , леп тон ы и кали б ровочн ы е п оля. М .: М и р, 1985. 148. Ч анд расекар С . М атем ати ческая теори я черн ы х д ы р. Ч . 1,2. Н овоку зн ец ки й ф и зи ко м атем ати чески й и н -т, 1998. 149. Ч ерепащ ук А . М ., Ч ернин А . Д . В селен н ая, ж и зн ь, черн ы е д ы ры . Ф рязи н о, 2003. 150. Ч ернин А . Д . Звезд ы и ф и зи ка. М .: У Р С С , 2004. 151. Ч иж ов Е . Б . П ростран ства. М .: Н овы й Ц ен тр, 2001. 152. Ч ирков Ю . О хота за кваркам и . М .: М олод ая Г вард и я, 1985. 153. Ш ам бад аль П . Р азви ти е и п ри лож ен и я п он яти я эн троп и и . М ., 1967. 154. Ш аф рановский И . И . С и м м етри я в п ри род е. Л ., 1985. 155. Ш евелев А . К . С тру кту ра яд ер, элем ен тарн ы х части ц , вакуу м а. М .: У Р С С , 2003. 156. Ш илов Г . И . Т еори я ф и зи ческого вакуу м а. М .: Н ау ка, 1997. 157. Ш ред ер М . Ф ракталы , хаос, степ ен н ы е закон ы . М .; И ж евск, 2001. 158. Ш т оль Г . М и ф ы класси ческой д ревн ости . М .: В ы сш ая ш кола, 1993. 159. Э ббот Э ., Б ю ргер Д . Ф латлан д и я. С ф ерлан д и я. С П б .: А м ф ора, 2001. 160. Э белинг В ., Э нгель Α ., Ф айст ель Р . Ф и зи ка п роц ессов эволю ц и и . М .: У Р С С , 2001. 161. Э д д ингт он А . О тн оси тельн ость и кван ты . М .: У Р С С , 2004. 162. Э д д ингт он А . П ростран ство, врем я и тяготен и е. М .: У Р С С , 2003. 163. Э д д ингт он А . С . Т еори я отн оси тельн ости . М .; И ж евск, 20 03. 164. Э йнш т ейн А . М и р и ф и зи ка. М .: Т ай д екс К о, 2003. 165. Э лиад е М . А зи атская алхи м и я. М .: Я н у с-К , 1998. 166. Э лиад е М . А сп екты м и ф а. М .: И н вест П П П , 1995. 167. Э лиад е М . М и ф о вечн ом возвращ ен и и . М .: Л ад ом и р, 2000. 168. Э лиад е Μ . О черки сравн и тельн ого рели ги оведен и я. М .: Л ад о м и р, 1999. 169. Э ллиот Д ж ., Д обер П . С и м м етри я в ф и зи ке: В 2 т. Т . 1, 2. М .: М и р, 1983. 170. Э т кинс П . П оряд ок и б есп оряд ок в п ри род е. М .: М и р, 1987. 171. Я нгчилин В . Л . К ван товая теори я грави тац и и . М .: У Р С С , 2002.
Э п и л ог
Н е зн аю , стан ет ли эта кн и га м о ей «леб ед и н о й п есн ей », н о я н и о ч ем н е ж алею , п о святи в п о лвека сво ей тво рч еско й ж и зн и н еи звед ан н ы м тай н ам п р и ро д ы в ф и зи ке ч асти ц , астроф и зи ке и ко см о ло ги и : р азгад ка тай н п р и р о д ы д о ставляла м н е м и н уты н евы р ази м о й р ад о сти п озн ан и я кр асо ты , гар м о н и и и си м м етр и и н аш его м и р озд ан и я.
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
407
У важ аем ы е ч и татели ! У важ аем ы е авторы !
Н аш е и зд ательство сп ец и али зи р уется н а вы п уске н ауч н о й и уч еб н о й ли тер атур ы , в то м ч и сле м он о гр аф и й , ж ур н ало в, тр уд ов уч ен ы х Р о сси й ско й акад ем и и н аук, н ауч н о и сслед о вательски х и н сти туто в и уч еб н ы х завед ен и й . М ы п р ед лагаем автор ам сво и услуги н а вы го д н ы х эко н ом и ч ески х усло ви ях . П р и этом м ы б ер ем н а себ я всю р аб оту п о п од го то вке и зд ан и я — о т н аб ор а, р ед акти р ован и я и вер стки д о ти раж и р о ван и я и р асп ро стр ан ен и я. С р ед и вы ш ед ш и х и го то вящ и х ся к и зд ан и ю кн и г м ы п р ед лагаем В ам след ую щ и е: Е ф р ем о в Ю . П . В гл убь В сел ен н ой . Зв езды , гал ак ти к и и м и р оздан и е. С а ж и н М . В . С ов р ем ен н ая к осм ол оги я в п оп ул я р н ом и зл ож ен и и . А р ха нгельская И . Д ., Ч ер нин А . Д ., Р о зент аль И .Л . К осм ол оги я и ф и зи ч еск и й в ак уум . Р о зент а ль И .Л ., А рхангельска я И . В . Г еом етр и я , ди н ам и к а, В сел ен н ая . К о но но вич Э .В ., М ороз В . И . О бщ и й к ур с астр он ом и и . К ули ко вский П . Г . С п р ав оч н и к л ю би тел я астр он ом и и . Ч ер ни н А . Д . Зв езды и ф и зи к а. Л еви т а н Е . П . Ф и зи к а В сел ен н ой : эк ск ур с в п р обл ем у. П опо ва А . П . Зан и м ател ь н ая астр он ом и я . Б аа д е В . Э в ол ю ц и я зв езд и гал ак ти к . Ш ва ри ш ильд М . С тр оен и е и эв ол ю ц и я зв езд. К и нг А . Р . В в еден и е в к л асси ч еск ую зв ездн ую ди н ам и к у. Х лопо в М . Ю . О сн ов ы к осм ом и к р оф и зи к и . Т вер ской Б . А . О сн ов ы теор ети ч еск ой к осм оф и зи к и . Б ри ллю эн Л . Н ауч н ая н еоп р едел ен н ость и и н ф ор м ац и я . Ш р ед ингер Э . М ой в згл я д н а м и р . П ер . с н ем . Б ор н М . М оя ж и зн ь и в згл я ды . П ер. с ан гл. Г ей зенб ерг В . Ф и л ософ ск и е п р обл ем ы атом н ой ф и зи к и . Г ей зенб ерг В . Ч асть и ц ел ое (беседы в ок р уг атом н ой ф и зи к и ). К ар на п Р . Ф и л ософ ск и е осн ов ан и я ф и зи к и . В в еден и е в ф и л ософ и ю н аук и . Б унге М . Ф и л ософ и я ф и зи к и . П опп ер К . Р . О бъ ек ти в н ое зн ан и е. Э в ол ю ц и он н ы й п одход. П ер. с ан гл. Д ж ем м ер М . П он я ти е м ассы в к л асси ч еск ой и сов р ем ен н ой ф и зи к е. В и гнер Э . И н в ар и ан тн ость и зак он ы сохр ан ен и я . Э тю ды о си м м етр и и . Э д д и нгт он А . П р остр ан ств о, в р ем я и тя готен и е. Э д д и нгт он А . О тн оси тел ь н ость и к в ан ты . Б ра нский В . П . Т еор и я эл ем ен тар н ы х ч асти ц к ак объ ек т м етодол оги ч еск ого и ссл едов ан и я . Б ра нский В . П . Зн ач ен и е р ел я ти в и стск ого м етода Э й н ш тей н а в ф ор м и р ов ан и и общ ей Т Э Ч . М о гилевски й Б . М . П р и р ода гл азам и ф и зи к а. За хар о в В . Д . Ф и зи к а к ак ф и л ософ и я п р и р оды . М и на сян Л . А . Е ди н ая теор и я п ол я : Ф и л ософ ск и й ан ал и з сов р ем ен н ы х п р обл ем ф и зи к и эл ем ен тар н ы х ч асти ц и к осм ол оги и . О п ы т си н ер гети ч еск ого осм ы сл ен и я . А ксено в Г . П . П р и ч и н а в р ем ен и . К а нке В . А . Ф ор м ы в р ем ен и . Р ей хенбах Г . Ф и л ософ и я п р остр ан ств а и в р ем ен и . Р ей хенбах Г . Н ап р ав л ен и е в р ем ен и . У и т ро у Д ж . Е стеств ен н ая ф и л ософ и я в р ем ен и . Г р ю нба ум А . Ф и л ософ ск и е п р обл ем ы п р остр ан ств а и в р ем ен и . П о всем во п ро сам В ы м о ж ете о б р ати ться ι т ел./ф а кс (495) 135-42-16, 135-42-46 и ли элект ро нной почт ой
[email protected] П олн ы й катало г и зд ан и й п р ед ставлен в И нт ернет -м агазине: http://URSS.ru Н ауч н ая и уч еб н ая ли тер атур а С кан и р о ван и е и ф ор м ати рован и е: Я н ко С лава (Б и б ли о тека Fort/Da) ||
[email protected] ||
[email protected] || http://yanko.lib.ru || Icq# 75088656 || Б и б ли о тека: http://yanko.lib.ru/gum.html || Н ом ер а стр ан и ц - вверх у update 29.08.06
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
408
Э л ек тр он н ое огл авл ен и е О гл ав л ен и е .................................................................................................. 3 В в еден и е ....................................................................................................... 5 Р и с. 1 ............................................................................................................. 6
Р аздел I. О Т Ч А С Т И Ц К С У П Е Р С Т Р У Н А М ....................................... 8 Г лава 1. Р о ж д ен и е В селен н о й и м о д ели ........................................................................ 8 § 1. В селен н ая А . Ф ри д м ан а ....................................................................................................... 8 М асш таб и р о ван и е ...................................................................................................................................... 11
Р и с. 1.1. С х ем а р асш и р ен и я и сж ати я В селен н о й ................................... 15 Г ео м етр и я п р о стр ан ства В селен н о й Ф р и д м ан а ..................................................................................... 15
Р и с. 1.2 ........................................................................................................ 16 Д и н ам и ка ко см о л о ги ч еско го р асш и р ен и я В селен н о й Ф р и д м ан а ........................................................ 20
§ 2. Б ольш ой взры в горячей В селен н ой Г ам ова ...................................................................... 26
Р и с. 1.3 ........................................................................................................ 35 Р о ж д ен и е В селен н о й как б ар и о н н о й м атер и и ........................................................................................ 36
§3. Э н троп и й н о -ту рбу лен тн ая косм ологи я И . П ри гож и н а .................................................... 43 §4. С и н гу лярн ая косм ологи я ..................................................................................................... 45
Р и с. 1.4. С х ем а зам кн уто го м и р а Р и м ан а ................................................. 48 Р и с. 1.5. С х ем а тр и ад и й н о сти ко см о ло ги и , астро ф и зи ки , Ф Э Ч и хао са, сам оор ган и зац и и , ф р актальн о й геом етр и и .............................................. 53 §5. И н ф ляц и он н ая стад и я В селен н ой ....................................................................................... 54
Р и с. 1.6 ........................................................................................................ 58 Р и с. 1.7 ........................................................................................................ 58 §6. Б ари он н ая м атери я как ан ти коллап си ру ю щ ая м атери я .................................................... 64 П р и н ц и п ы си м м етр и и и зако н ы как ан ти ко л лап сы ............................................................................... 67 Ц ветн ая м атер и я как ан ти ко л лап с ........................................................................................................... 70 К ван то вая ато м и сти ка как ан ти ко л лап си р у ю щ ая ато м и сти ка ............................................................. 72
Г лава 2 . Р екон стр укц и я кали б р овоч н ы х тео р и й в Ф Э Ч ............................................. 75 § 1. Э лектрослаб ая теори я ......................................................................................................... 75 П о стр о ен и е М ало го о б ъ ед и н ен и я (SU(2) U(1)) ...................................................................................... 78 А р х и текто н и ка ед и н о й тео р и и эл ектр о слаб ы х взаи м о д ей стви й — SU(2) x U(1) .................................. 82
§ 2. Р екон стру кц и я К Х Д (кван товой хром од и н ам и ки ) К варковая м од ель ........................... 85
Р и с. 1.8 ........................................................................................................ 85 Р и с. 1.9 ........................................................................................................ 86 Л о ги ка р еко н стр у кц и и К Х Д ..................................................................................................................... 88
Р и с. 1.10. С х ем а ад р о н и зац и и ................................................................... 93 Р и с. 1.11 ...................................................................................................... 97 Р и с. 1.12 ...................................................................................................... 98 Р и с. 1.13 ...................................................................................................... 98 С тр уктур а — д ви ж ен и е ............................................................................................................................. 99
Р и с. 1.14 .................................................................................................... 100 Р и с. 1.15. С х ем а х ао ти зац и и ................................................................... 101 К вар ко вая м атер и я как ан ти ко л лап си р у ю щ ая ...................................................................................... 102
Р и с. 1.16. С уп ер м ульти п лет-д екап лет .................................................... 103 Р и с. 1.17 .................................................................................................... 107 Л о ги ка п о стр о ен и я К Х Д (SU(3)) .............................................................................................................. 108
§3. Т еори я Б ольш ого об ъ ед и н ен и я (Т Б О )...............................................................................109
Р и с. 1.18 Р и с. 1.19 Р и с. 1.20 Р и с. 1.21
.................................................................................................... 113 .................................................................................................... 119 .................................................................................................... 123 .................................................................................................... 126
§4. А си м м етри я В селен н ой ......................................................................................................127
Р и с. 1.22 .................................................................................................... 129 А н ти м атер и я ............................................................................................................................................. 131
Р и с. 1.23 .................................................................................................... 133 Р и с. 1.24 .................................................................................................... 134 С Р -н есо х р ан ен и е ...................................................................................................................................... 135
Р и с. 1.25 .................................................................................................... 136 П ар ад о кс си м м етр и и и аси м м етр и и ....................................................................................................... 137
Р и с. 1.26 .................................................................................................... 144 Г лава 3 . Т еори я суп ер стр ун как тео р и я всего сущ его (T B C ) ................................... 147 § 1. Т еори я всего су щ его (TBC) С у п ерси м м етри я .................................................................147 С уп ер гр ави тац и я ...................................................................................................................................... 149
Р и с. 1.27 .................................................................................................... 156 §2. Н еоб ход и м ость п ереход а от части ц к су п ерстру н ам .......................................................158 «Г лавн ы й ко н ф л и кт» ............................................................................................................................... 158 «Л о ску тн о е о д еяло » ................................................................................................................................. 160 П р о гр ам м а о б ъ ед и н ен и я ......................................................................................................................... 164 Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
409
К о см и ч ески й вакуу м (как си ла ан ти тяго тен и я, ан ти гр ави тац и и ) ...................................................... 166 М н о го м ер н о сть п р о стр ан ства ................................................................................................................. 167
Р и с. 1.28 .................................................................................................... 169 «М ало е и б о льш о е» .................................................................................................................................. 169 С уп ер стр ун ы как ф ун д ам ен тальн ы е ко леб ан и я ................................................................................... 170
§ 3. А м б и ц и озн ость су п ерструн н ы х теори й ...........................................................................175
Р и с. 1.29 Р и с. 1.30 Р и с. 1.31 Р и с. 1.32 Р и с. 1.33
.................................................................................................... 176 .................................................................................................... 177 .................................................................................................... 178 .................................................................................................... 178 .................................................................................................... 178
§4. Ф и лософ и я су п ерстру н н ой теори и ....................................................................................181
Р аздел II. О Т З В Е З Д К Ч Е Р Н Ы М Д Ы Р А М ...................................... 191 Г лава 4. Б елы е кар ли ки ............................................................................................... 191 § 1. Б елы е карли ки ....................................................................................................................191
Г лава 5. П ульсар ы как н ей тр о н н ы е звезд ы ............................................................... 199 § 1. П у льсары как н ей трон н ы е звезд ы ....................................................................................199 а. В зры в свер х н о во й ................................................................................................................................ 199
Р и с. 2.1 ...................................................................................................... 201 Р и с. 2.2 ...................................................................................................... 201 Р и с. 2.3 ...................................................................................................... 204 б . Н ей тр о н н ы е звезд ы .............................................................................................................................. 206 в. П ульсар ы ............................................................................................................................................... 209 г. Н ей тр о н н о е вещ ество как свер х п ло тн о е в ж и д ко й сф ер е ............................................................... 212
Р и с. 2.4 ...................................................................................................... 215 Р и с. 2.5. С еч ен и е н ей тр о н н о й звезд ы ..................................................... 217 §2. Э кстрем альн ы е состоян и я вещ ества (Э С В ) ......................................................................219 §3. В и д ы п роявлен и я н ей трон н ы х звезд а. Б арстеры ............................................................223
Р и с. 2.6. С еч ен и е стро ен и я п ульсар а ...................................................... 229 Р и с. 2.7 ...................................................................................................... 229 Р и с. 2.8 ...................................................................................................... 230 И н тер п р етац и я: н ей тр о н н ы е звезд ы ...................................................................................................... 230 б . Р ен тген о вски е п у льсар ы ..................................................................................................................... 232
Р и с. 2.9 ...................................................................................................... 233 Р и с. 2.10. Звезд н ы й ветер аккр ец и и в р ен тген о вском п ульсар е .......... 234 в. Р ад и о п ульсар ы ..................................................................................................................................... 236
Р и с. 2.11. С х ем а сеч ен и я стр о ен и я и стр уктур ы н ей трон н о й звезд ы р ад и о п ульсаро в ........................................................................................ 237 Г лава 6. Ч ер н ы е д ы р ы ................................................................................................. 245 § 1. О б щ ая теори я отн оси тельн ости (О Т О ) ............................................................................245 §2. М од ели черн ы х д ы р ............................................................................................................249 а. Ш вар ц ш и льд о вская м о д ель как сф ер и ч ески -си м м етр и ч н ая и стати ч еская ч ер н ая д ы р а ............ 249 б . М о д ель Н ью м ен а— К ер р а как зар яж ен н ая и вр ащ аю щ аяся ч ер н ая д ы р а ..................................... 251 в. Т ео р ем а П ен р о уза ................................................................................................................................ 256 г. Т ео р ем а Х о ки н га .................................................................................................................................. 259
§ 3. Г рави тац и он н ы й рад и у с как гори зон т соб ы ти й ..............................................................262
Р и с. 2.12 .................................................................................................... 263 Р и с. 2.13 .................................................................................................... 266 Р и с. 2.14. «С и н гуляр н о сть в ч ер н ы х д ы р ах » ......................................... 270 Р и с. 2.15 .................................................................................................... 271 §4. Закон ы ф и зи ки черн ы х д ы р ...............................................................................................272 С уп ер гр ави тац и я ...................................................................................................................................... 273
§ 5. В н у трен н ее п од об и е закон ов ф и зи ки черн ы х д ы р и терм од и н ам и ки ...........................280 § 6. Э ф ф ект Х оки н га .................................................................................................................286
Р и с. 2.16 .................................................................................................... 287 Р и с. 2.17. Ч ерн ая д ы р а, ко ллап си р ую щ ая и вр ащ аю щ аяся .................. 289
Р аздел III. О Т Т Я Г О Т Е Н И Я К А Н Т И Т Я Г О Т Е Н И Ю .................... 298 Г лава 7. К р уп н о м асш таб н ая стр уктур а В селен н о й (К М С ) ...................................... 298 §1. Г алакти ки .............................................................................................................................300
Р и с. 3.1 ...................................................................................................... 304 §2. Н ели н ей н ость эволю ц и и В селен н ой .................................................................................306 Н ели н ей н ая ф и ло со ф и я ........................................................................................................................... 311 Ж и зн ь как н ели н ей н о сть ......................................................................................................................... 315
§3. С коп лен и я галакти к ............................................................................................................316
Р и с. 3.2. С х ем а «о т си н гуляр н о сти -1 к си н гуляр н о сти -2» ................... 322 §4. О ткры ти е кру п н ом асш таб н ой стру кту ры В селен н ой и сверхскоп лен и я .......................323 § 5. «Т ем н ая м атери я» ..............................................................................................................330 П р и р о д а «тем н о й м атер и и » .................................................................................................................... 332 А кси о н как ч асти ц а «тем н о й м атер и и » ................................................................................................. 334 П р о б лем а ед и н ства «тем н о й м атер и и » и «б ар и о н н о й м атер и и » ........................................................ 337 Б ар и о н и ч еская и ан ти б ар и о н и ч еская м атер и я в кр уп н о м асш таб н ы х ко см и ч ески х о б ъ ектах ........ 339 Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
410
§ 6. Б ольш ое сж ати е ..................................................................................................................345
Р и с. 3.3. С х ем а «О т С и н гуляр н ости -1 — к С и н гуляр н о сти -2» ............ 349 Λ -ч лен ........................................................................................................................................................ 351
Г лава 8. В селен н ая как ед и н ство вещ ествен н о й и ко см и ч ески вакуум н о й сф ер ... 359 §1. К осм и чески й вакуу м как ан ти тяготен и е ...........................................................................359
Р и с. 3.4 ...................................................................................................... 360 А н ти гр ави тац и я ........................................................................................................................................ 362
Р и с. 3.5 ...................................................................................................... 369 Р и с. 3.6 ...................................................................................................... 370 §2. В ещ ествен н ая ко см и ческая сф ера В селен н ой ..................................................................371 А си м м етр и я В сел ен н о й ........................................................................................................................... 373 А н ти м атер и я ............................................................................................................................................. 375
§3. А н ти тяготен и е как вакуу м н ая сф ера В селен н ой ..............................................................376 В акуу м ....................................................................................................................................................... 377 Д о сти ж ен и я и п р о б лем ы ......................................................................................................................... 381
Р и с. 3.7 ...................................................................................................... 384 §4. У скорен н ое расш и рен и е В селен н ой ..................................................................................385
Р и с. 3.8. С х ем а Б о льш о го взр ы ва, р асш и рен и я и ускор ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й ............................................................................ 388 §5. Д и н ам и ка расш и рен и я В селен н ой .....................................................................................388 Х ао с и п о р яд о к ......................................................................................................................................... 391
К р атк и е в ы в оды ..................................................................................... 393 Р и с. 3.9 ...................................................................................................... 394 Р и с. 3.10 .................................................................................................... 398
З ак л ю ч ен и е .............................................................................................. 400 Л и тер атур а ............................................................................................... 402 Э п и л ог ....................................................................................................... 406 Э л ек тр он н ое огл ав л ен и е ....................................................................... 408 И л л ю стр ац и и ........................................................................................... 410
И л л ю стр ац и и Р и с. 1 ............................................................................................................. 6 Р и с. 1.1. С х ем а р асш и р ен и я и сж ати я В селен н о й ................................... 15 Р и с. 1.2 ........................................................................................................ 16 Р и с. 1.3 ........................................................................................................ 35 Р и с. 1.4. С х ем а зам кн уто го м и р а Р и м ан а ................................................. 48 Р и с. 1.5. С х ем а тр и ад и й н о сти ко см о ло ги и , астро ф и зи ки , Ф Э Ч и хао са, сам оор ган и зац и и , ф р актальн о й геом етр и и .............................................. 53 Р и с. 1.6 ........................................................................................................ 58 Р и с. 1.7 ........................................................................................................ 58 Р и с. 1.8 ........................................................................................................ 85 Р и с. 1.9 ........................................................................................................ 86 Р и с. 1.10. С х ем а ад р о н и зац и и ................................................................... 93 Р и с. 1.11 ...................................................................................................... 97 Р и с. 1.12 ...................................................................................................... 98 Р и с. 1.13 ...................................................................................................... 98 Р и с. 1.14 .................................................................................................... 100 Р и с. 1.15. С х ем а х ао ти зац и и ................................................................... 101 Р и с. 1.16. С уп ер м ульти п лет-д екап лет .................................................... 103 Р и с. 1.17 .................................................................................................... 107 Р и с. 1.18 .................................................................................................... 113 Р и с. 1.19 .................................................................................................... 119 Р и с. 1.20 .................................................................................................... 123 Р и с. 1.21 .................................................................................................... 126 Р и с. 1.22 .................................................................................................... 129 Р и с. 1.23 .................................................................................................... 133 Р и с. 1.24 .................................................................................................... 134 Р и с. 1.25 .................................................................................................... 136 Р и с. 1.26 .................................................................................................... 144 Р и с. 1.27 .................................................................................................... 156 Р и с. 1.28 .................................................................................................... 169 Р и с. 1.29 .................................................................................................... 176 Р и с. 1.30 .................................................................................................... 177 Р и с. 1.31 .................................................................................................... 178 Р и с. 1.32 .................................................................................................... 178 Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
Я н ко С л ава (Б и б л и о тека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
411
Р и с. 1.33 .................................................................................................... 178 Р и с. 2.1 ...................................................................................................... 201 Р и с. 2.2 ...................................................................................................... 201 Р и с. 2.3 ...................................................................................................... 204 Р и с. 2.4 ...................................................................................................... 215 Р и с. 2.5. С еч ен и е н ей тр о н н о й звезд ы ..................................................... 217 Р и с. 2.6. С еч ен и е стро ен и я п ульсар а ...................................................... 229 Р и с. 2.7 ...................................................................................................... 229 Р и с. 2.8 ...................................................................................................... 230 Р и с. 2.9 ...................................................................................................... 233 Р и с. 2.10. Звезд н ы й ветер аккр ец и и в р ен тген о вском п ульсар е .......... 234 Р и с. 2.11. С х ем а сеч ен и я стр о ен и я и стр уктур ы н ей трон н о й звезд ы р ад и о п ульсаро в ........................................................................................ 237 Р и с. 2.12 .................................................................................................... 263 Р и с. 2.13 .................................................................................................... 266 Р и с. 2.14. «С и н гуляр н о сть в ч ер н ы х д ы р ах » ......................................... 270 Р и с. 2.15 .................................................................................................... 271 Р и с. 2.16 .................................................................................................... 287 Р и с. 2.17. Ч ерн ая д ы р а, ко ллап си р ую щ ая и вр ащ аю щ аяся .................. 289 Р и с. 3.1 ...................................................................................................... 304 Р и с. 3.2. С х ем а «о т си н гуляр н о сти -1 к си н гуляр н о сти -2» ................... 322 Р и с. 3.3. С х ем а «О т С и н гуляр н ости -1 — к С и н гуляр н о сти -2» ............ 349 Р и с. 3.4 ...................................................................................................... 360 Р и с. 3.5 ...................................................................................................... 369 Р и с. 3.6 ...................................................................................................... 370 Р и с. 3.7 ...................................................................................................... 384 Р и с. 3.8. С х ем а Б о льш о го взр ы ва, р асш и рен и я и ускор ен н о го р асш и р ен и я В селен н о й ............................................................................ 388 Р и с. 3.9 ...................................................................................................... 394 Р и с. 3.10 .................................................................................................... 398
Х ван М акси м П етр о ви ч . Н еи сто вая В сел ен н ая: О т Б о л ьш о го взр ы ва д о уско р ен н о го р асш и р ен и я , о т квар ко в д о суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 4 0 8 с.
