Лев Кривицкий - Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции

В сингулярности драматическому здравомыслию было от чего взбеситься. В этой чудовищной гравитационной могиле, бездонной пропасти, температурном аду пропадает вообще какая бы то ни было макроскопическая определённость. Единственно определённым оказывается полное отсутствие сколько-нибудь земноподобной определённости, и, как отмечает известный российский философ А.М. Мостепаненко, в сингулярности «все геодезические линии «обрываются», любые объекты как бы прекращают существовать» (Мостепаненко A.M. Пространство-время и физическое познание, – М.: Атомиздат, 1975, с. 189–190). «Сингулярность, – констатирует также виднейший английский астрофизик С. Хокинг – это место, где разрушается классическая концепция пространства и времени так же, как и все известные законы физики, поскольку все они формируются на основе классического пространства-времени». (Чёрные дыры. – М: Наука. 1978, с. 169). Вот, оказывается, как возник наш любимый макроскопический мир! Он «вырвался» из немакроскопического «сгустка» материи и до сих пор продолжает «твориться», сохраняя полученный в то время импульс к расширению.

Но не только неопровержимость сингулярности, но и её особая роль в современной научной картине мира, любопытные возможности, которые она открывает своим исследователям для дальнейшего развития представлений о Вселенной, привлекают к ней сегодня внимание учёных. Недаром знаменитый английский астрофизик Р. Пенроуз настаивает, что сингулярности являются реальным свойством нашей вселенной при условии, что выполняются уравнения Эйнштейна (Пенроуз Р. Структура пространства времени. – М.: Мир, 1972. с. 174), а крупнейший российский астрофизик Я.Б.Зельдович отмечает, что хотя в течение многих десятилетий теоретики относились к сингулярности как к нежелательному ребёнку, рождённому от брака общей теории относительности и наблюдений, сейчас многие из них счастливы, когда исследуют смысл этих бесконечностей. (Зельдович Я.Б. Речь на торжественном открытии конференции – В кн.: Космология. Теория и наблюдения. – М.: Мир, 1978. с. 11).

Изучение начальной сингулярности позволяет сделать выводы о физических процессах и закономерностях, происходящих «вблизи сингулярности», сразу же после Большого взрыва.

Учёные сейчас исследуют Метагалактику в первые три минуты её существования, в первые часы и недели, месяцы и годы. Как сейчас считается, вблизи сингулярности эволюцией Метагалактики управляли иные, нежели сейчас, квантово-гравитационные закономерности. Уточнив константу Хаббла, т. е. постоянную скорость расширения нашей вселенной, учёные получили уникальную возможность рассчитывать сроки её существования с момента Большого взрыва, когда она была сжата в точку с нулевым макроскопическим радиусом, и вплоть до сегодняшнего дня. Расчеты показывают, что если судить по расширению, возраст нашей Вселенной от её рождения должен составлять 13–18 млрд. лет и, уж во всяком случае, не больше 20 млрд. лет. Много это или мало? По-видимому, очень мало, слишком мало, чтобы можно было обрести какую-то уверенность. Такой вывод можно сделать, сравнив данные о возрасте макроскопической вселенной с данными других наук о возрасте её объектов. Так, по данным геологии возраст Земли составляет 5–6 млрд. лет. Было бы, конечно, весьма проблематично, если бы возраст Земли оказался больше возраста Метагалактики. Надо, однако, отметить, что возраст песчинки-Земли, составляющей около четвёртой части срока существования колосса-Метагалактики, не менее обескураживает, чем, если бы казалось, что Земля старше. Но в Метагалактике известны и объекты, существующие по современным данным и более длительные сроки, чем те, которые отпускаются теорией на существование самой Метагалактики. Так, возраст ряда галактик астрономы исчисляют в сроки не менее 20 млрд. лет. Самым старым звездам нашей Галактики около 10 млрд. лет. Нужно признать, что сроки возникновения фундамента макроскопической Вселенной и укладки в её здание «кирпичей» на самые верхние этажи очень плохо стыкуются между собой. Это обстоятельство требует дальнейшего совершенствования теории, пересмотра некоторых её существенных моментов. Но уже сейчас ясно, что макроскопические процессы и объекты вряд ли могут послужить причиной этой нестыковки, что следует искать объяснений в немакроскопических объектах на основе негеоцентрического углубления наших знаний. В частности, уже сейчас для объяснения природы квазаров пришлось «задержать» расширение Вселенной. Российские астрофизики И.С.Шкловский и Н.С. Кардашев в начале 80-х годов привели убедительные аргументы в пользу картины расширения с задержкой. У квазаров, этих самых странных объектов современной астрономии, характеризующихся поистине чудовищными, пока теоретически необъяснимыми выбросами энергии, была обнаружена ещё и странная ocобенность спектров их излучения и поглощения света. Линии излучения в их спектрах показывают красное смещение больше 1,95, а по линии поглощения оно равно 1,95. Шкловский и Кардашев объяснили это явление задержкой в расширении Метагалактики, произошедшей в эпоху, от которой мы получаем свет с красным смещением, равным 1,95. (См.: Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. – М.: Наука. 1983, с. 64). Теперь нужно выявить процессы, которые могли бы послужить причиной этой задержки.

Но если со сроками и с самим процессом расширения современная космологическая модель вызывает ряд сомнений и недоумений, то в области представлений о физических процессах и их взаимосвязях её использование привело к ряду захватывающих воображение успехов. Убедительное подтверждение теория горячей расширяющейся вселенной получила только в 60-е годы, когда было открыто так называемое реликтовое микроволновое излучение. До этого в космологической науке происходила непримиримая междоусобная борьба между основными теоретическими схемами, каждая из которых объясняла для всех уже практически неоспоримый факт расширения.

В 1950 г. теоретиками было отмечено, что если эволюция Метагалактики происходила в соответствии с моделью Фридмана-Леметра, то есть с расширением по законам теории относительности из некоторого начального состояния, и если верна теория исходного горячего состояния, предложенная Гамовым, то от эпохи горячего состояния, от тех изначальных времён в нынешней Вселенной должно сохраниться реликтовое, т. е. остаточное излучение, имеющее спектр абсолютно чёрного тела, т. е. тепловой, с температурой около 300 К, приходящего на Землю из космоса по всем направлениям, чрезвычайно равномерно (изотропно) и составляющего поэтому единый микроволновой фон.

И вот через 15 лет после предсказания, в 1965 г., такой 2,7-градусный микроволновой фон был действительно открыт, и его свойства почти идеально совпадали с предсказанными. Совершили это открытие американские астрономы Пензиас и Уилсон, удостоенные за него Нобелевской премии. Единственно разумным объяснением такого излучения является его происхождение от начальных моментов расширения Метагалактики, когда излучение смогло «отделиться» от вещества, т. е. Вселенная стала «прозрачной» для электромагнитных волн. В этот момент Вселенная представляла собой «огненный шар» с температурой около 3000° К (по другим данным – около 50000 К), её размеры были в тысячу раз меньше современных, возраст после первичного взрыва составлял несколько сотен тысяч лет, а вещество представляло собой водородно-гелиевую плазму. При столь высокой температуре существовало равновесие между веществом и излучением. Расширение от этого до теперешнего состояния привело к остыванию излучения, и оно стало вестником первых мгновений расширения Вселенной – Большого Взрыва.