О космосе
Вечернюю зорьку в тот день отловили отлично. Стемнело. В садке периодически барахтались пойманные судаки, потрескивали дрова в небольшом костерке. Ночь была ясная и безлунная. Прозрачное южное небо было усыпано мириадами звезд.
Филин, допив чай и растянувшись на нагретом за день песке начал разглядывать звёзды:
- Люблю я это южное небо! Воздух сухой и прозрачный. Такая красота взору открывается. Физик, ты же по работе с космосом связан. Наверное, всё о нем знаешь. Расскажи нам, как там всё устроено и, главное, как и откуда такая красота появилась!
- Ну, современная наука знает о космосе уже многое, но далеко не всё. И чем больше мы его изучаем, тем больше новых загадок возникает.
Когда-то давно учёные считали, что наша Земля является центром вселенной, а Солнце, звёзды и другие планеты вращаются вокруг неё. Потом, в 16 веке, Николай Коперник сделал открытие, что центром вселенной является не Земля, а Солнце, и всё вращение происходит вокруг него. Возникла так называемая гелиоцентрическая система мира. К 18-му же веку наукой было точно установлено, что Солнце не является центром Вселенной, а оно лишь одна из звёзд, входящих в галактику Млечного пути.
Видите над нами полосу Млечного пути? Это наша галактика. Она представляет собой спираль с двумя рукавами, вращающуюся вокруг своего центра, и насчитывает от 100 до 300 миллиардов звезд. Одна из них - наше Солнце. Видим же мы галактику в виде полосы, а не спирали, потому что находимся внутри неё, и смотрим на неё не сверху, а с боку.
Таких галактик, как наш Млечный путь, во Вселенной великое множество. Точное их количество не известно, но приблизительно их насчитывается около 2 триллионов.
Таковы масштабы нашей Вселенной, известные современной науке. Однако, неизвестного там сегодня гораздо больше, чем изученного. Поэтому знать о космосе всё невозможно.
Что же касается вопроса о том, откуда это всё появилось, то к ответу на этот вопрос наука приблизилась лишь в середине 20-го столетия. Ещё 80 лет назад большинство ученых считало, что Вселенная является неподвижной и вечной, что она существовала всегда. Сейчас же мы знаем, что наша Вселенная родилась в результате Большого Взрыва, и произошло это около 14 миллиардов лет назад.
- Большого взрыва чего? Что взорвалось-то? – спросил Филин.
- А вот это очень сложный вопрос. Взорвалось НЕЧТО. Это НЕЧТО в науке обозначается термином – космологическая сингулярность. Описать, что это такое, довольно-таки сложно, но я попробую.
Вначале не было ничего. Ни матери, ни энергии, ни даже пустого пространства. Не было течения времени, так как и такого явления как время тоже не было. И вот появилась эта сингулярность – огненная точка, размером меньше атома с бесконечной плотностью и температурой вещества. И она, эта сингулярность-то, и взорвалась.
Пространство и время начали расширяться из этой точки. Всё, что есть в нашей Вселенной начало разлетаться из точки, которая в миллионы раз меньше булавочного укола.
События развивались так стремительно, что для их описания пришлось даже разработать новую единицу измерения времени, так как никакие миллисекунды для описания этих процессов не годятся. Было введено, так называемое, планковское время. Это на сегодняшний день самое малое значение времени равное 10 в -43 степени секунды, или единичка с 43 ноликами после запятой.
Так вот, в течение одного планковского времени от начала взрыва некая суперсила, содержащаяся в этой огненной точке, разделилась, и образовались четыре основных силы природы: гравитация, электромагнетизм и две ядерные силы, сильная и слабая. Эти силы – основа всех дальнейших процессов. Без них Вселенная представляла бы собой просто бесформенное облако излучения.
В следующее мгновение точка начала расширяться, и через одну триллионную секунды достигла размеров теннисного мячика, состоявшего исключительно из энергии. Мы знаем, что весь наш видимый мир, всё, что нас окружает, да и мы сами состоим из материи, а материя состоит из атомов. Но изначально никакой материи не было, была только энергия, возникшие в первый момент четыре основных силы природы.
Спустя ещё мгновение началось преобразование энергии в материю. То, как это происходило смог объяснить Эйнштейн, доказав, что материя и энергия могут переходить друг в друга. Как при ядерном взрыве разрушение атома высвобождает огромное количество энергии, так при Большом взрыве был запущен обратный процесс, энергия начала превращаться в частицы материи, кварки.
Это ещё были не атомы, а лишь составные части их составных частей, протонов и нейтронов. Но при возникновении частиц материи неизбежно возникают и частицы антиматерии. Через одну миллионную секунды от момента начала процесса Вселенная увеличилась до размеров нашей солнечной системы, и представляла собой, так называемый, «кварковый суп», то есть мириады частиц материи и антиматерии находившихся в жидком состоянии.
- То, что может быть процесс обратный ядерному взрыву, я допускаю. – сказал Доцент – Кварки, являющиеся составными частями протонов и нейтронов, да и суп из них представить могу. Но, вот что такое антиматерия, мой разум пока усвоить не в состоянии. Попрошу задержаться на этом моменте поподробнее.
- Постараюсь объяснить. Я думаю, вы все со школы знаете, что материя состоит из атомов. Сам же атом состоит из нейтронов, протонов и электронов, которых называют элементарными частицами. Например, есть частица электрон, имеющая отрицательный заряд. Но есть и другая частица, полная копия электрона, но имеющая противоположный, положительный заряд.
Вот эта частица-копия с противоположенным зарядом называется позитроном и является античастицей. Существует и антипод протона – антипротон. Полная копия протона, но имеющая не положительный, а отрицательный заряд.
Для понимания того, что такое антивещество можно рассмотреть простейшее вещество водород. Его атом состоит из одного протона, определяющего ядро, и вращающегося вокруг него электрона. Соответственно антивеществом будет антиводород, атом которого состоит из антипротона и вращающегося вокруг него позитрона.
И этот антиводород отнюдь не является лишь предметом фантазии и теоретических разработок. В 1995-м году на ускорителе LEAR в ЦЕРНе ученым удалось на практике получить 9 атомов антиводорода. Хотя жизнь их оказалась не долгой, они прожили всего 40 наносекунд и распались, уже можно утверждать, что антиматерия это не фантазия, а реальность.
- А она, эта антиматерия, хоть где-нибудь существует? – спросил Филин.
- Для науки это большая загадка. Теоретически она может существовать, но только вне нашего материального мира, так как материя и антиматерия – смертельные враги. При контакте они взаимоуничтожаются выделяя огромное количество энергии.
Вот у нас на столике стоит кружка. Если пофантазировать, что мы заполучили антикружку, то она будет полной копией нашей. Но если мы дотронемся до антикружки нашей кружкой, то обе они исчезнут, и при этом выделится энергия равная взрыву нескольких десятков ядерных бомб.
Поэтому в мире материи антиматерия существовать не может.
Однако, вернемся к образованию Вселенной, к тому «кваркрврму супу» из частиц и античастиц. Как я уже сказал, вместе они существовать не могут, и между частицами и античастицами началась настоящая война на взаимное уничтожение. По идее, количество частиц и античастиц должно было быть одинаковым, и они должны были бы полностью взаимоуничтожиться, но по непонятным нам причинам в этой войне победила материя, а антиматерия либо полностью исчезла, либо ушла куда-то туда, куда мы не в силах пока заглянуть. Так возник наш материальный мир, в котором сегодня мы с вами живём.
Все эти события произошли в течение первой секунды после Большого взрыва. К концу этой секунды размеры Вселенной уже в тысячу раз превышали размеры нашей нынешней Солнечной системы. Она была заполнена частицами материи. Сформировались протоны и нейтроны. Можно с уверенностью сказать, что за эту секунду был заложен проект всего мироздания и именно в ней заложена вся тайна творения. Когда первая секунда подошла к концу, вся последующая история космоса уже была предопределена.
Когда Вселенной исполнилось несколько секунд разрозненные протоны и нейтроны образовали ядра атомов. А сам первый атом появился значительно позже, лишь спустя 300 тысяч лет. Сначала образовались только легкие химические элементы: много гелия (около 25% по массе от всех атомов Вселенной) и немного лития. Остальная плазма (около 75%) оставалась в форме протонов, которые со временем, через 380 тысяч лет после Большого взрыва, стали атомами водорода.
К возрасту Вселенной около 200 миллионов лет водород и гелий, под действием гравитации, собрались в скопления и образовали первые излучающие свет звезды. Эти первые звёзды были гигантских размеров, намного больше тех, которые мы сейчас наблюдаем. В недрах этих звезд образовались все остальные элементы Периодической таблицы.
Прожив очень короткую по вселенским масштабам жизнь, гигантские звёзды взрывались, выбрасывая в пространство первые тяжелые элементы. И спустя несколько миллиардов лет из этих элементов под действием гравитации сгруппировались первые галактики, состоящие, каждая, из бесчисленного количества более мелких звёзд.
Возраст нашей галактики, Млечного пути, около 13,6 миллиардов лет. Около 4,6 миллиарда лет назад из небольшой части гигантского межзвёздного молекулярного облака в нашей галактике возникла Солнечная система. Большая часть вещества, оказавшаяся в гравитационном центре, сформировала звезду Солнце, а вещество, не попавшее в центр, образовало планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы.
Такова краткая история нашей Вселенной, и история эта продолжается. Вселенная продолжает расширяться быстро и равномерно, словно гигантский воздушный шарик, надуваемый мощным потоком воздуха. Галактики продолжают удаляться друг от друга со скоростью около 1.600.000 км в час.
- История интересная. Но, на мой взгляд, мало правдоподобная. – сказал Филин - Не могу я поверить в то, что вся Вселенная выросла из какой-то непонятной, микроскопической точки с непонятными свойствами. Ведь такого в принципе не может быть! По-моему, предыдущая научная версия о том, что Вселенная вечная и бесконечная более правдоподобна.
- Скажи! А что, по-твоему, означает термин «вечная»? – спросил Шкипер.
- Означает то, что Вселенная существовала всегда.
- Но ведь для того, чтобы существовать всегда она всё равно должна была откуда-то появиться. Откуда же она, по-твоему, взялась?
- Этого я не знаю. Буду считать, что её сотворил Бог.
- Сотворение Вселенной Богом отнюдь не противоречит теории Большого взрыва, рассказанной нам Физиком. Папа Римский ещё в 1951 году объявил, что теория Большого взрыва не противоречит католическим представлениям о сотворении мира. В православии и у протестантов к этой теории также положительное отношение, а мусульманские богословы даже говорят, что упоминание о Большом взрыве есть в Коране. В индуистском же учении прямым текстом сказано, что всё произошло от Брахмана, который «меньше атома, но больше самого громадного». Поэтому в теории Большого взрыва нет ни малейшего конфликта между религией и наукой. Вполне можно считать, что Вселенную сотворил Бог посредством Большого взрыва.
- Раз уж мы заговорили о религии, то было бы интересно узнать, что говорят различные религии о нашей Вселенной, её устройстве и происхождении. Если ты, Шкипер, в курсе, то расскажи нам! – попросил Док.
- Я не могу назвать себя большим специалистом в этой области, но некоторые вещи знаю и с удовольствием вам о них расскажу. Начать, наверное, стоит с так называемых авраамических религий, как наиболее известных и распространенных в наше время.
- Что это за авраамические религии? – спросил Филин - Я никогда ранее о них не слышал.
- А какие ты знаешь из распространенных сегодня религий?
- Христианство, ислам, буддизм.
- Ещё есть иудаизм и индуизм. – добавил Док.
- Всё верно. Это и есть наиболее распространенные сегодня религии. Есть ещё ряд менее распространенных, о которых мы пока упоминать не будем. Так вот, эти перечисленные религии можно разделить на две большие группы в зависимости от их происхождения.
Христианство, ислам и иудаизм – это авраамические религии. В их основе лежит Пятикнижие Моисеево, договор, заключенный между богом и патриархом семитских племен Авраамом и, соответственно, древнесемитская мифология.
Индуизм и буддизм – дхармические религии. В основе этих религий лежат, учение о дхарме, Веды и, соответственно, древняя индоевропейская мифология.
Каждая из этих групп религий дает свою историю сотворения мира, поэтому для целостности картины надо рассмотреть обе версии. Начнем с авраамических религий.
Рассказ о сотворении мира находится в первой главе книги Бытия. Это первая книга Торы, которая у мусульман называется Таурат, а у христиан - Ветхий Завет. Творцом мира в Торе является бог, которого в оригинале называют Элохим, в арабском переводе он стал называться Аллах, в русском же просто Бог с большой буквы. Процесс творения описан в виде шестидневной рабочей недели Бога и одного выходного дня:
• В первый день Бог создал небо и землю, воду и свет, и отделил свет от тьмы.
• Во второй день создал твердь посреди воды, отделил воду над твердью от воды под твердью, и назвал твердь небом.
• На третий день он создал сушу, моря и растения.
• На четвёртый — светила на тверди небесной.
• На пятый — рыб, пресмыкающихся и птиц.
• Наконец, на шестой день — зверей земных и человека.
• На седьмой день Бог устал и устроил себе выходной.
Всё получилось примерно так.
- Ну, эту версию я знаю со школы, – прервал повествование Док – но никогда не воспринимал её в серьёз, как полностью противоречащая здравому смыслу. Ты сначала сказал, что между религией и наукой есть полное согласие относительно теории Большого взрыва, а теперь пересказываешь нам старую сказку, не имеющую с научной картиной мира ничего общего.
- О согласии между религией и наукой говорю не я, а сами богословы. Я лишь сослался их слова. Также богословы советуют воспринимать текст Писания не буквально, а аллегорически, и уметь находить в нем скрытый смысл. Я, к сожалению, этого делать не умею. Поэтому лишь излагаю его краткое содержание, а выводы вы уже делайте сами для себя самостоятельно.
- Вряд ли мы сделаем какие-либо интересные выводы из данного Писания. – сказал Док – Искать скрытый смысл я тоже не умею, а потому предлагаю перейти к рассмотрению второй группы религий.
- Вторая группа религий сформировалась на базе мифологии и священных текстов древних индоевропейцев.
Начальное состояние мира во всех индоевропейских мифах характеризуется как наличие чего-то одного неопределенного.
В древней Греции это неопределенное получило название Хаос. Так, в Теогонии Гесиода говорится: «Не было вначале ничего, ни Неба, ни Земли. Один лишь Хаос - темный и безграничный - заполнял собою все. Он был источником и началом жизни. Все произошло из него: и мир, и Земля, и бессмертные боги.»
Но тут надо учитывать, что это не тот хаос, которым мы сегодня называем беспорядок. Такое значение появилось гораздо позже.
Древнегреческое слово Хаос происходит от глагола «хайно», и может быть переведено как «раскрываюсь», «разверзаюсь». То есть, из приведенного отрывка следует, что источником всего было НЕЧТО, что разверзнувшись, произвело весь мир, включая богов.
Есть в этой истории что-то отдаленно напоминающее Большой взрыв.
Другим интересным источником, содержащим представления древних индоевропейцев о происхождении мира, являются Веды. Это сборники священных писаний, которые были составлены в глубочайшей древности и на протяжении веков передавались устно из поколения в поколение.
В середине 2-го тысячелетия до нашей эры индоевропейские племена, известные как арии, покорив Индию, принесли Веды туда, и уже в Индии примерно в 5-м веке до нашей эры Веды были записаны, благодаря чему дожили до наших дней.
Начало мира описывается в 129-м гимне, 10-й книги Ригведы. Первой и самой древней из Вед. В русском переводе этот гимн звучит так:
Не было ни признака дня (или) ночи.
Дышало, не колебля воздуха, по своему закону Нечто Одно,
И не было ничего другого, кроме него.
Мрак был сокрыт мраком в начале.
Неразличимая пучина – все это.
То жизнедеятельное, что было заключено в пустоту.
Оно Одно было порождено силой жара!
В начале на него нашло желание,
Что было первым семенем мысли.
Происхождение сущего в не-сущем открыли
Мудрецы размышлением, ища в сердце (своем).
Поперек был протянут их шнур
Был ли низ? Был ли верх?
Оплодотворители были. Силы увеличения были.
Порыв внизу. Удовлетворение наверху.
Кто воистину знает, кто здесь провозгласит.
Откуда родилось, откуда это творение?
Далее боги (появились) посредством сотворения этого (мира).
Так кто же знает, откуда он возник?
Откуда это творение возникло,
Было ли оно создано или же нет –
Кто надзирает за этим (миром) на высшем небе.
Только он знает или же не знает.
Какие выводы можно сделать из прочтения этого гимна?
В представлении его автора в начале начал не было ничего, кроме чего-то ЕДИНОГО названого в оригинале tad ekam и порожденного силой жара. В этом ЕДИНОМ была заключена вся сила развития, а оболочкой ему служила пустота.
Развитие началось из желания порожденного мыслью. И начался процесс творения, представлявшийся как процесс противопоставления мужского и женского начал и оплодотворения. Богов тогда ещё не существовало, а если кто-нибудь и наблюдал за процессом, то не известно, знал ли он смысл происходящего.
В принципе, эта история тоже похожа на теорию Большого взрыва. В пустоте есть нечто ЕДИНОЕ, очень горячее, в котором заключена вся сила развития – прямо космологическая сингулярность. Потом оно взрывается силой мысли, и начинается процесс творения. А кто это всё организовал, то никому не ведомо.
- Ну да, определенные аналогии есть. – сказал Физик – Научной теории это гимн не противоречит, но и ничего нового к ней не добавляет.
- Нового не добавляет, но сам факт того, что несколько тысячелетий назад древние мудрецы нарисовали такую же картину происхождения Вселенной, как та, которую наша наука открыла лишь 80 лет назад, уже вызывает определенный интерес.
Ведь та история, которую ты нам поведал, открылась только после запуска телескопа Хаббл и создания ускорителей частиц. У наших древних предков ни телескопа, ни ускорителей не было, а историю они рассказывали очень похожую. Каким образом они об этом узнали?
- Каким-то образом узнали, но об этом мы вряд ли узнаем. Скорее всего, как-то логически вычислили.
- А чего ещё интересного они вычислили? – спросил Филин
- Ещё они вычислили, что наша Вселенная не единственная, что были вселенные до неё и будут после. По их взглядам на мироустройство, у мира нет начала и нет конца. Всё в нем развивается циклично. Вселенные рождаются и умирают, а потом рождаются вновь. И этот процесс постоянно повторяется, так как изначально заложен в единый главный закон мироздания.
- Есть и в науке такая гипотеза. – откликнулся Физик - Она называется циклическая модель Вселенной. По этой гипотезе Вселенная, возникнув из сингулярности Большого Взрыва, проходит период расширения, после чего гравитационное взаимодействие останавливает расширение и начинается обратное сжатие Вселенной в сингулярность, так называемое Большое сжатие.
Таким образом, Вселенная существует в период между двумя сингулярными состояниями в постоянно повторяющемся цикле расширений и коллапсов.
- Это что же, мы все опять свернёмся в микроскопическую точку с беспредельной плотностью и температурой? – удивился Док.
- Утверждать это нельзя, это только гипотеза, - ответил ему Физик - но вероятность такая существует. Как говорится, поживем, увидим.
- Интересная у нашего мира история получается. – подвел итог беседы Филин – Возник он из микроскопической точки, раздулся до неимоверных размеров, заселился нами, а теперь опять должен будет свернуться в точку. Просто фантастика!!!
Но меня, друзья мои, интересует ещё один вопрос. Как образовалась жизнь на Земле, и как появились мы, люди?
- Я думаю, что о жизни нам лучше всех сможет рассказать Док.
- Я обязательно расскажу, - сказал Док - но думаю, будет лучше отложить этот рассказ до завтра, а сейчас отойти ко сну, чтобы не пропустить утреннюю зорьку.
- Будь, по-твоему! Но завтра ты нам обязательно об этом расскажешь!