Владимир Воронцов - Происхождение Вселенной, Солнечной системы и Земли. Мир глазами современной науки

В настоящий момент инфляционная модель Большого взрыва приобрела большую популярностью в науке. Считается, что Вселенная и все элементарные частицы, из которых она состоит образовалась именно таким способом. Эта модель помогла избавиться от многих проблем стандартной модели Большого взрыва: состава первичного атома, его загадочного появления, а также невероятных физических характеристик, которыми он обладал.

Бесспорно, данный сценарий развития Вселенной способен поразить воображение любого читателя и, в первую очередь, незаурядной фантазией его авторов. Что же касается проблем, с которыми ему приходится сталкиваться, то главная из них – это извечная проблема начала: энергия, свойственная, как утверждают учёные, «пустому пространству», должна была откуда-то взяться, но откуда? Возникновение первичной энергии в инфляционной модели Большого взрыва связано с каким-то волшебством. И это только начало волшебства. Вакуум с таинственным отрицательным давлением наделяется совершенно невероятными возможностями. С одной стороны, он создаёт гигантскую силу отталкивания, обеспечивающую его всё ускоряющееся расширение, а с другой – само расширение форсирует возрастание энергии вакуума. Вакуум, по существу, сам питает себя энергией в огромных количествах. Он готов обеспечивать и непрерывное расширение, и неограниченное производство энергии. И только квантовый распад ложного вакуума кладёт предел этому космическому расточительству (Девис, 1989). То есть история происхождения Вселенной в современной космологии сродни истории, произошедшей с бароном Мюнхгаузеном, когда ему удалось вытащить себя из болота за косу. Но возможно ли такое?

2.2.1 Сколько энергии в вакууме? Теоретические расчёты – вещь серьёзная и важная, но мы живём в мире, где господствует Первый закон термодинамики, который говорит, что ни энергия, ни вещество не могут возникать самопроизвольно. А потому не следует думать, что идея колоссального энергетического потенциала вакуума будет безоговорочно поддержана всеми учёными. Роман Подольный (1933—1990) в своей книге о возникновении Вселенной «Нечто по имени Ничто» по этому поводу пишет: «Идея о грандиозной энергии, содержащейся в вакууме, многим физикам кажется не только недоказуемой сегодня, но и прямо неверной. Большинство специалистов по квантовой теории поля решительно считает такое абсолютно невозможным, и доводы этого большинства звучат очень убедительно. Так, Д. А. Киржниц 7говорит: «Вселенная выглядела бы иначе, будь вакуум резервуаром огромной (не говоря уже – бесконечной) энергии… Академик Я. Б. Зельдович подчёркивает, что если бы энергия вакуума была большой, характер расширения Метагалактики был бы совсем иным, нежели это наблюдается на самом деле. А значит допустимы лишь ничтожно малые значения плотности этой энергии. Хорошо это или плохо с точки зрения энергетического кризиса, но из многих убедительных теоретических работ следует вывод о том, что энергия вакуума вряд ли отлична от нуля. Вакуум во многом загадка, ждать от него стоит многого, но не всего же, что нам нужно» (Подольный, 1983).

2.2.2 Из чего состоит «ничего»? Что же касается того «ничего» из которого согласно инфляционной модели Большого взрыва возникает Вселенная, то здесь необходимо оговориться. Физики, описывающие сценарий зарождения Вселенной, действительно часто пишут, что она рождается из «ничего», однако это слово они берут в кавычки. И не случайно. Пустота, в которой возникает что-то, пуста только в привычном для нас понимании. Если, например, судить по статье американского физика и космолога, профессора Александра Виленкина «Квантовое происхождение Вселенной» (Vilenkin, 1985), на которую ссылаются многие астрофизики, то для возникновения Вселенной необходимы как минимум: квантовая пена (сильно турбулентная, конденсированная среда, где пространство и время сильно искривлены и мощно проявляются квантовые эффекты и эффекты общей теории относительности), гравитационное поле Эйнштейна, поле Хиггса, туннельный эффект и другие физические сущности и законы (Ацель, 2015). Другими словами, «пустота» – это отсутствие классического пространства-времени, но присутствие так называемой «предсуществующей среды».

Разумеется, всё это тоже только теоретическое предположение, о чём не преминул отметить сам автор вышеупомянутой статьи: «Большинство проблем, обсуждаемых в этой статье, относится к „метафизической космологии“, к той ветви космологии, которая не может опираться на непосредственные наблюдения. Это не означает, однако, что такие проблемы не поддаются рациональному анализу: идеи можно проверять по тому, насколько они вписываются в общую картину Вселенной» (Vilenkin, 1985).

Действительно, фактических подтверждений у инфляционной модели Большого взрыва практически нет. Поиск того вакуума, который может произвести Вселенную, успехом не увенчался. Из вакуума, имеющегося в нашем распоряжении (причём в неограниченном количестве), получить ничего не удаётся. Американский учёный Брэд Лемли, обсуждая эту проблему в журнале Discover, пишет: «Квантовая теория утверждает, что вакуум подвержен квантовым неопределённостям. Это значит, что из него могут материализоваться объекты, которым, впрочем, свойственно мгновенно в нём же исчезать… Теоретически, благодаря этой квантовой причуде, которую физики именуют флуктуацией вакуума, может возникнуть всё на свете… Впрочем, с огромной вероятностью возникает лишь пара субатомных частиц… и крайне быстро исчезает. Спонтанное возникновение устойчивого объекта размером хотя бы с молекулу крайне маловероятно. Однако в 1973 г. доцент Колумбийского университета Э. Трайон предположил, что Вселенная могла появиться именно таким образом. Вся Вселенная, по словам А. Гута, может быть «бесплатным завтраком» (Lemley, 2002).

«„Вселенная из ничего“ – это вымысел, фикция, не имеющая никакого обоснования в объективной реальности», – пишет американский математик Амир Ацель (1950—2015) (Ацель, 2015).

Астроном Дэвид Дарлинг в журнале New Scientist по этому поводу высказался более категорично: «Не позволяйте толкователям космологии одурачить вас. У них тоже нет ответов на вопросы – хотя они хорошенько поработали над тем, чтобы убедить всех, и себя в том числе, в том, что им всё ясно… На самом же деле объяснение того, как и откуда всё началось, – до сих пор серьёзная проблема. Не помогает даже обращение к квантовой механике. Либо не существовало ничего, с чего всё могло бы начаться – ни квантового вакуума… ни каких бы то ни было физических законов, в соответствии с которыми ничтó могло превратиться в нéчто. Либо же существовало нéчто, и в этом случае оно требует объяснения» (Darling, 1996).