Федор Константинов - Диалектика природы и естествознания

В эволюции начальных моментов образования Вселенной в результате «большого взрыва» можно выделить пять гипотетических этапов. Первый начинается от времени 10 -43сек. после этого события и длится до 10 -35сек. Он характеризуется рождением нетепловых реликтовых гравитонов. Последние экспериментально пока не обнаружены, однако в принципе это не исключено в будущем. Второй этап длится от 10 -35сек. до 10 -9сек. В это время возникает зарядовая несимметрия: избыток барионов над антибарионами. Объяснение этого процесса возможно в строящейся сейчас теории, которая объединяет электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия. На третьем этапе — от 10 -9сек. до 10 -7сек. рождается множество промежуточных бозонов. Они являются основой для объединения электромагнитного и слабого взаимодействия. На четвертом этапе, длящемся от 10 -7сек. до 10 -2сек., возникают кварки, находящиеся в тепловом равновесии. На пятом — от 10 -2сек. и далее образуется первичный гелий. Наблюдения процентного состава его во Вселенной подтверждают предположение о том, что он возник в этот период [140].

В настоящее время теоретическое исследование околосингулярных этапов «рождения» Вселенной ведется с позиции квантовой космологии. Оно показывает, что интенсивное рождение частиц вблизи сингулярности происходит лишь при резком анизотропном расширении Вселенной. Затем под влиянием тяготения родившихся частиц в очень короткое время расширение становится изотропным.

Вместе с тем о процессах, происходящих в первые моменты времени (до 10 -44сек.), наука не может судить с достоверностью. Предполагается, что здесь образуются квантово-гравитационные эффекты в сверхсильных полях. От уяснения роли этих эффектов зависит представление о строении Вселенной в целом. Их пока не может описать ни классическая, ни квантовая физика, использующие обычные пространственно-временные многообразия. Как отмечают Я. Б. Зельдович и И. Д. Новиков, «в квантово-гравитационной области сами пространство и время, возможно, приобретают вероятностные недетерминированные свойства» [141].

Сингулярность объясняется пока лишь гипотетично в рамках «неклассической» концепции [142]. При этом важную роль играют представления о пространствах, меняющих с течением времени свои топологические свойства. Примером использования таких представлений служит понятие суперпространства, являющегося абстрактным пространством, каждая точка которого есть трехмерный пространственный срез через всю возможную Вселенную. В нем сингулярность представляет собой как бы особую точку, в которой сопрягаются области с различными топологиями. Что же происходит со Вселенной, когда она проходит через эту точку? Н. В. Мицкевич так отвечает на этот вопрос: «В эти периоды мир, подобно взбесившейся стиральной машине, дочиста уничтожает всю информацию, всякий порядок в себе самом и после выхода на спокойную „орбиту“ вынужден спонтанно генерировать законы своей эволюции — законы природы» [143]. В таком «метакосмологическом» представлении сами физические законы и константы сменяются на новые, одни конкретные формы бытия сменяются другими.

Если анализ явлений сингулярности приведет к построению новой фундаментальной физической теории, то революция в астрономии XX в. из «локальной» (по оценке В. А. Амбарцумяна и В. В. Казютинского) перерастет в «глобальную». И хотя развитие физики при этом будет следовать своей внутренней логике, на нее значительное влияние окажут эволюционные астрономические представления. В «новой» физике нынешняя физика может оказаться лишь одним из вариантов реализации принципов и законов, констант, пространственно-временной структуры, причинной связи на определенном этапе развития Вселенной. Философско-методологическим вопросам формирования новой теории «неклассического» типа (бюраканской) до сих пор уделялось недостаточное внимание. Однако от них зависит мировоззренческая и методологическая ориентация естествоиспытателей, готовность их к генерированию «безумных» идей.

Что можно сказать о прогнозе будущего развития теории? Приведенный выше подход к проблеме космологической сингулярности основывается главным образом на идеях квантово-динамической топологии, разрабатываемых группой Дж. А. Уилера. Эти концепции относятся к «нелокальному» подходу в построении физической теории [144]. Такая программа построения новой теории в философском отношении является наиболее перспективной, хотя в физическом — менее результативна.

В основе различных вариантов «нелокального» подхода лежат модели пространства и времени с изменяющимися топологическими свойствами. Можно выделить четыре вида концепций, использующих различные исходные модели: а) с необычной размерностью пространства-времени (Р. О. Бартани, Г. Венециано); б) с неархимедовой топологией, т. е. дискретностью (Д. Д. Иваненко, В. А. Амбарцумян, В. П. Кадышевский); в) с неевклидовой топологией (Дж. А. Уилер, И. Г. Иван-тер); г) с обратимым временем (Р. Фейнман, Г. В. Рязанов). В них одно из топологических свойств пространства или времени принимается как необычное, в то время как другие сохраняют старую топологию. Каждая из этих теорий, добиваясь успеха в одном отношении, не может удовлетворительно объяснить других фактов. Так, выше была показана ограниченность концепции Уилера в объяснении космологической сингулярности. Однако на основе положения о взаимосвязи относительно-универсальных признаков атрибутов материи можно выбрать принцип взаимосвязи топологических свойств пространства и времени.

Современная физика и астрономия не только подтверждают этот принцип, но и дают богатый материал для понимания взаимосвязи топологических свойств. Так, Г. Рейхенбахом была показана связь между дискретностью и размерностью пространства и нарушением предела скорости света [145]. Последнее же вызывает изменение топологического свойства времени — его направленности. Чтобы понять подобные «метаморфозы» содержания атрибутов материи в их взаимосвязи, необходимо допустить и многообразие типов взаимодействия, детерминации, учесть изменчивость самой взаимосвязи.

Иллюстрацией такого представления может служить теорема Р. Герока [146], согласно которой изменение топологии в физических процессах воспринимается с точки зрения старой топологии как «резкое нарушение причинности» [147]. Эта теорема объясняет не только процессы, происходящие в квазарах и «черных дырах», но и мысленный эксперимент Эйнштейна — Подольского — Розена, которые показали, что «разъединенные» квантовые системы способны оказывать взаимную детерминацию без причинной передачи взаимодействия, через разделяющее их пространство.