Сергей Семиков - Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Однако теория Большого взрыва, при активной поддержке церкви и академических кругов, практически совершенно вытеснила теорию стационарной Вселенной. А, между тем, именно эта теория стабильного мироздания выглядит наиболее оптимистичной и рациональной, поскольку утверждает вечную жизнь и вечную молодость Вселенной, как образно выразился Циолковский. В самом деле, если принять теорию Большого взрыва, то выходит, что у нашего мира было рождение, начало во времени, а, значит, будет и конец света. Эта пессимистическая гипотеза получила название тепловой смерти Вселенной, — того же конца света от потухания звёзд и равномерного распределения тепла. Ибо, если энтропия мира только нарастает, то рано или поздно мир придёт в максимально усреднённое и разупорядоченное состояние с максимумом энтропии, когда вся энергия Вселенной, звёзд преобразуется, наконец, в тепло. Обратное же преобразование, как гласит второй закон термодинамики, невозможно. Это и есть тепловая смерть Вселенной, — библейский "конец света".

Реально же, всё могло бы завершиться тепловой смертью мира только в случае ограниченной в пространстве и времени Вселенной. Ведь второе начало термодинамики, как предполагают, выполняется лишь для замкнутых, ограниченных систем, к которым по теории относительности и Большого взрыва относится и наша Вселенная. Если же Вселенная безгранична, бесконечна в пространстве и времени, то её совсем не обязательно ждёт смерть, ибо для открытых систем закон увеличения энтропии, как предполагают, не выполняется. А потому наш мир должен жить вечно и, даже, более того, — не стареть со временем, а, точнее, стареть и параллельно омолаживаться. Именно в таком ключе Демокрит, Бруно и Циолковский понимали вечную молодость Вселенной. И их точка зрения нашла подтверждение в открытом В. Амбарцумяном факте рождения, образования свежих звёзд, идущего одновременно с неизбежным выгоранием и угасанием, отмиранием старых звёзд. А раз звёзды и галактики продолжают появляться, то глупо считать, что все они родились одновременно в едином акте творения и все однажды умрут. Другой факт, отвергающий рождение и тепловую смерть мира, — это открытие звёзд и скоплений, появившихся, судя по оценке их возраста, за многие миллиарды лет до расчётного момента Большого взрыва [87].

Чтобы пояснить антиэнтропийный механизм созидания звёзд, восстановления порядка из хаоса, рассмотрим известную иллюстрацию энтропийного разупорядочения. Возьмём два сообщающихся сосуда с водой, труба между которыми перекрыта краном. Растворим в правом сосуде щепоть медного купороса, который придаст раствору синий цвет. Затем откроем кран и будем наблюдать, как с течением времени постепенно синеет вода в левом сосуде за счёт диффузии в него атомов меди. В итоге, синяя окраска распределится равномерно по обоим сосудам. Это и есть процесс роста энтропии: система из организованно неоднородного, неравновесного состояния пришла в усреднённое, предельно беспорядочное, равновесное состояние. С точки зрения механики, ничто не запрещает системе вернуться в исходное упорядоченное состояние. Если записать микрофильм о движении атомов при диффузии, то, прокручивая его в обратную сторону, не обнаружим никакого противоречия с законами механики. Движение и столкновение частиц — процессы симметричные во времени. Однако, в жизни нельзя увидеть, чтобы равномерно распределённая по жидкости окраска собралась снова в одном сосуде, и все атомы меди вернулись в правый сосуд. Связано это с тем, что необратимый рост энтропии имеет вероятностный характер: система переходит из менее вероятного в более вероятное состояние чаще, чем обратно. А вероятность того, что все молекулы купороса окажутся в правом сосуде, — много меньше вероятности их присутствия в обоих сосудах в почти равной пропорции. Потому-то мы и наблюдаем в жизни рост энтропии.

Но, именно в силу вероятностного характера закона роста энтропии, как впервые показал для данного примера Л. Больцман, теоретически вполне возможно, что однажды система вновь вернётся в исходное упорядоченное состояние. Конечно, на протяжении жизни человека это вряд ли произойдёт. Но, если располагаем неограниченным временем, то, всё же, рано или поздно, возможно, обнаружим систему в исходном состоянии. Как говорилось в эпиграфе, даже самое невероятное событие должно рано или поздно произойти. Такие отклонения, выбросы от состояния равновесия, от равномерного распределения, называются флуктуациями. Чем больше флуктуация, тем меньше вероятность её наблюдать. Но, как гласит флуктуационная теорема Больцмана, отменяющая тепловую смерть Вселенной, даже самая большая флуктуация рано или поздно наступит. И есть такая гипотеза, что наша Вселенная, или, по крайней мере, её ближайшая, видимая часть, — это именно гигантская флуктуация. Во Вселенной значительную часть занимают области, в которых господствует энтропия, но, в то же время, в силу бесконечности Вселенной в пространстве и во времени есть бесчисленное множество областей Вселенной, где материя структурирована, организована, где нет тепловой смерти, а есть жизнь, динамика. В одной из таких областей мы и живём. Постепенно эта область неравновесного состояния релаксирует, рассасывается, возвращаясь в неупорядоченное состояние с высокой энтропией. Но, параллельно в этой и других областях Вселенной идут процессы зарождения новых флуктуаций, зон упорядочения, структуризации материи. Именно в таких флуктуациях материя вновь организуется, мир возрождается из хаоса, словно легендарная птица Феникс — из пепла.

Возможно, как раз поэтому Вселенная, как выяснили астрономы, имеет ячеистую структуру, представляя собой некое подобие мыльной пены: гигантские области пустого пространства, где материя разупорядочена, диссоциирована, окружены "тонкими" плёнками, — стенками "мыльных пузырей", где материя организована в звёзды, галактики и их скопления за счёт флуктуаций. Вселенная постоянно меняется — в одних областях, где возникают флуктуации, жизнь, материя, порядок зарождаются, в других, пройдя долгий путь развития, старения и разрушения, они умирают. Имеется определённое динамическое равновесие, — баланс энтропии и свободной энергии. Энтропия — это, как бы, хищник, пожирающий свободную энергию и за счёт этого растущий. Но, если хищник съедает слишком много, его популяция сократится, поскольку станет нечего есть. Поэтому, между энтропией и свободной энергией поддерживается почти такой же баланс, как в системах типа "хищник-жертва" (скажем, баланс популяций волков и зайцев). Численности их популяций испытывают колебания, но в среднем не меняются. И, примерно так же, в целом не меняется энтропия Вселенной. Это как раз и есть нарушение второго закона термодинамики для открытых, вечных систем.