Чтение онлайн

В 1929 г. американский астроном Э. Хаббл (1889—1953) открыл наличие так называемого красного смещения в спектрах галактик и сформулировал закон, позволяющий установить скорость движения галактик относительно Земли и расстояние до этих галактик. Так, оказалось, что спиральная туманность в созвездии Андромеды представляет собою галактику, по своим характеристикам близкую к той, в которой находится наша Солнечная система, и расстояние до нее относительно небольшое, всего лишь 2 млн. световых лет.

В 1960 г. был получен и проанализирован спектр радиогалактики, которая, как оказалось, удаляется от нас со скоростью 138 тысяч километров в секунду и находится на расстоянии 5 миллиардов световых лет. Изучение галактик привело к выводу о том, что мы живем в мире разбегающихся галактик, а какой-то шутник, вспомнив, по-видимому, модель Томсона, предложил аналогию с пирогом с изюмом, который находится в духовке и медленно расширяется, так что каждая изюмина-галактика удаляется от всех других. Впрочем, сегодня такая аналогия уже не может быть принята, так как

компьютерный анализ результатов наблюдений галактик приводит к выводу о том, что в известной нам части Вселенной галактики образуют некоторую сетевую или ячеистую структуру. Причем распределение и плотности галактик в пространстве существенно отличаются от распределений и плотностей звезд внутри галактик. Так что, по-видимому, как галактики, так и их системы следует считать различными уровнями структурной организации материи.

Анализ внутренней взаимной связи между миром «элементарных» частиц и структурой Вселенной направил мысль исследователей и по такому пути: «А что было бы, если бы те или другие свойства элементарных частиц отличались от наблюдаемых?» Появилось множество моделей Вселенных, но, кажется, все они оказались одинаковыми в одном – в таких Вселенных нет условий для живого, похожего на тот мир живых, биологических существ, который мы наблюдаем на Земле и к которому сами принадлежим.

Возникла гипотеза «антропной» Вселенной. Это – наша Вселенная, последовательные этапы развития которой оказывались такими, что создавались предпосылки для возникновения живого. Таким образом, астрономия во второй половине XX в. призывает нас посмотреть на самих себя, как на продукт многомиллиарднолетнего развития нашей Вселенной. Наш мир – это лучший из миров, но не потому, что, согласно Библии. Бог создал его таким и увидел сам, что это хорошо, а потому, что в нем сформировались такие отношения внутри систем материальных тел, такие законы их взаимодействия и развития, что в отдельных частях этого мира могли сложиться условия для появления жизни, человека и разума. При этом целый ряд событий в истории Земли и Солнечной системы можно оценить как «счастливые случайности».

Американский астроном Карл Саган предложил наглядную модель развития Вселенной во времени, ориентированную на человека [233] . Все время существования Вселенной он предложил рассматривать как один обычный земной год. Тогда 1 секунда космического года окажется равной 500 годам, а весь год – 15 миллиардам земных годов. Все начинается с Большого взрыва, так астрономы называют момент, когда началась история нашей Вселенной.

Большой взрыв 1 января 0 ч 0 мин 0 с

Образование галактик 10 января

Образование Солнечной системы 9 сентября

Образование Земли 14 сентября

Возникновение жизни на Земле 25 сентября

Океанский планктон 18 декабря

Первые рыбы 19 декабря

Первые динозавры 24 декабря

Первые млекопитающие 26 декабря

Первые птицы 27 декабря

Первые приматы 29 декабря

Первые гоминиды 30 декабря

Первые люди 31 декабря примерно в 22 ч 30 мин

Итак, согласно модели Сагана, из целого года развития Вселенной на нашу человеческую историю приходится всего около полутора часов. Конечно, сразу же возникает вопрос о других «жизнях», о других местах во Вселенной, где могла бы быть жизнь, эта особая форма организации материи.

Наиболее полно проблема жизни во Вселенной поставлена и обсуждена в книге российского ученого И. С. Шкловского (1916—1985) «Вселенная. Жизнь. Разум», шестое издание которой было в 1987 г. Большинство исследователей, как естествоиспытателей, так и философов, считают, что и в нашей Галактике, и в других галактиках имеется множество оазисов жизни, что имеются многочисленные внеземные цивилизации. И, естественно, до наступления новой эпохи в астрономии, до начала космической эры на Земле многие считали обитаемыми ближайшие планеты Солнечной системы. Марс и Венеру. Однако ни аппараты, посланные к этим планетам, ни американские астронавты, высадившиеся на Луне, не обнаружили никаких признаков живого на этих небесных телах.

Так что налгу планету следует считать единственной обитаемой планетой Солнечной системы. Рассматривая ближайшие к нам звезды в радиусе около 16 световых лет, у которых, возможно, есть планетные системы, удовлетворяющие некоторым общим критериям возможности возникновения на них жизни, астрономы выделили всего лишь три звезды, вблизи которых могут быть такие планетные системы. В 1976 г. И. С. Шкловский выступил со статьей, явно сенсационной по своей направленности: «О возможной уникальности разумной жизни во Вселенной» [234] . С этой гипотезой не соглашаются большинство астрономов, физиков и философов. Но за последние годы не появилось каких-либо фактов, ее опровергающих, и в то же время не удалось обнаружить каких-либо следов внеземных цивилизаций. Разве что в газетах иногда появляются «свидетельства очевидцев», установивших прямой контакт с пришельцами из космоса. Но эти «свидетельства» не могут приниматься всерьез.

Философский

принцип материального единства мира лежит в основе представлений о единстве физических законов, действующих в нашей Вселенной. Это побуждает искать такие фундаментальные связи, посредством которых можно было бы вывести наблюдаемое в опыте многообразие физических явлений и процессов. Вскоре после создания общей теории относительности Эйнштейн поставил перед собой задачу объединения электромагнитных явлений и гравитации на некоторой единой основе. Задача оказалась настолько трудной, что Эйнштейну не хватило для ее решения всей оставшейся жизни. Проблема осложнилась еще и тем, что в ходе исследования микромира выявились новые, прежде неизвестные взаимосвязи и взаимодействия.

Так что современному физику приходится решать задачу объединения четырех видов взаимодействий: сильного, за счет которого нуклоны стягиваются в атомное ядро; электромагнитного, отталкивающего одноименные заряды (или притягивающего разноименные); слабого, регистрируемого в процессах радиоактивности, и, наконец, гравитационного, определяющего собою взаимодействие тяготеющих масс. Силы этих взаимодействий существенно различны. Если принять за единицу сильное, то электромагнитное будет 10 в степени -2, слабое – 10 в степени -5. а гравитационное – 10 в степени -39.

Еще в 1919 г. один немецкий физик предложил Эйнштейну ввести пятое измерение для объединения гравитации и электромагнетизма. В этом случае оказывалось, что уравнения, которыми описывалось пятимерное пространство, совпадают с уравнениями Максвелла, описывающими электромагнитное поле. Но Эйнштейн не принял эту идею, полагая, что реальный физический мир является четырехмерным.

Однако трудности, с которыми сталкиваются физики, решая задачу объединения четырех типов взаимодействия, заставляют их возвращаться к идее пространства-времени более высоких измерений. И в 70-х и в 80-х гг. физики-теоретики обращались к вычислению такого пространства-времени. Было показано, что в первоначальный момент времени (определяемый невообразимо малой величиной – 10 в степени -43 с с начала Большого взрыва) пятое измерение локализовалось в области пространства, которое невозможно себе наглядно представить, так как радиус этой области определяют в 10 в степени -33 см.

В настоящее время в институте высших исследований в Принстоне (США), где в последние годы своей жизни жил Эйнштейн, работает молодой профессор Эдвард Уиттен, создавший теорию, преодолевающую серьезные теоретические трудности, с которыми до сих пор сталкивались квантовая теория и общая теория относительности. Сделать это ему удалось за счет присоединения к известному и наблюдаемому четырехмерному пространству-времени еще… шести измерений.

Таким образом получилось что-то похожее на обычный, но только совсем необычный, десятимерный мир, свойства которого определяют собою весь известный нам мир элементарных частиц и гравитацию, а следовательно, и макромир обычных для нас вещей, и мегамир звезд и галактик. Дело за «малым»: надо найти способ, выражающий переход от 10-мерного к 4-мерному миру. И поскольку пока эта задача не решена, многие физики рассматривают теорию Уиттена как игру воображения, математически безупречную, но не соответствующую реальному миру. Хорошо сознавая всю сложность и необычность теории, получившей название теории струн, Уит-тен говорит, что теория струн – это часть физики XXI в., которая случайно попала в XX. По-видимому, именно физика XXI в. вынесет свой приговор теории струн, так же как физика XX вынесла его теории относительности и квантовой теории.

Наука в XX в. продвинулась так далеко, что многие теории современных ученых, подтвержденные практикой, показались бы просто фантазиями ученым XIX в. и представляются фантастическими большинству людей, которые не связаны с наукой. Это относится и к общефизическим теориям, описывающим пространство, время, причинность в разных сферах материального мира, на разных ступенях структурной организации материи и на разных этапах эволюции Вселенной.

Итак, мы видим, что в процессе развития научного познания существенно изменяются, расширяются и усложняются представления о материи и ее атрибутах: пространстве, времени и движении. На каждом уровне структурной организации материи выявляются свои особенности в движении и взаимодействии объектов, свои специфические формы пространственной организации и хода временных процессов. Поэтому в последнее время все чаще стали обращать внимание на эти особенности и говорить о как бы разных «временах» и разных «пространствах»: пространство-время в физических процессах, пространство и время в биологических процессах, пространство и время в социальных процессах. Но принимать понятия «биологическое время», «социальное время» надо с оговорками. Ведь время – это форма бытия материи, выражающая длительность существования и последовательность смены состояний в любых материальных системах, а пространство – это форма бытия материи, характеризующая протяженность, структурность, топологию любых материальных систем. И в этом смысле пространство, время и движение есть столь же общие и абстрактные понятия, как и материя, что, конечно, не исключает специфических условий взаимоотношений в материальных системах различных видов. Как более высокие формы организации надстраиваются в процессе развития над более простыми, не исключая эти последние, но включая их в себя, так и соответствующие им формы движения, усложняясь, порождают новые виды взаимоотношений в этих более сложных материальных системах. Выстраивая иерархию систем, мы выделяем прежде всего микромир, макромир и мегамир.