Основополагающие Вопросы В Свете Науки... И В Свете Звезд

Единственное, чему научила меня моя долгая жизнь: что вся наша наука перед лицом реальности выглядит примитивно и по-детски наивно - и всё же это самое ценное, что у нас есть.

Самое непостижимое в этом мире- это то, что он постижим.

(Альберт Эйнштейн)

Человек рождается под звездами, проживает свой короткий век и уходит из этого мира под звездами. Звезды освещают этот мир и что-то важное сообщают человеку. Днем - наше Солнце, ночью - тысячи ближайших звезд. А если человек вооружен средствами современной астрономии, то может увидеть миллиарды звезд. Но все меняется, астрономия развивается, и в будущем мы сможем рассмотреть еще более отдаленные и тусклые звезды.

Сегодня мы знаем, что век человека недолог, век звезды гораздо длиннее (хотя и меняется в широких пределах), а у Вселенной, по всей видимости, тоже есть свой век, который длиннее жизни человека и жизни звезд. Впрочем, мы еще не знаем всех тайн времени, от чего оно зависит, и как могли меняться продолжительности протекания тех или иных процессов...

С тайной времени связана тайна пространства. Каковы его метрика и топология на больших масштабах? Насколько велика Вселенная? В чем суть физического вакуума и что представляют собой "инфлатон" и "темная энергия"?

Сколько существует фундаментальных физических констант и почему они имеют определенные значения? Вообще, почему законы физики именно такие, какие они есть?

Здесь упомянуты далеко не все основополагающие вопросы, которые возникли в свете современной науки и... в свете звезд.

Например, мы привыкли, что окружающий мир относительно устойчив. Обычно многие явления устойчиво повторяются, и становится возможным выделить устойчивые закономерности. Тогда говорят о наличии законов природы. Однако, природа подбрасывает нам сюрпризы: какая-нибудь неустойчивость проявляется в виде неожиданного события и нового явления. Представьте себе, что всю неделю января была морозная солнечная погода, и вы смогли созерцать заснеженный мир, в котором каждая снежинка сверкала подобно маленькой звездочке. И вдруг, совсем неожиданно налетел ветер, принесший потепление. И вся эта ледовая красота растаяла и поплыла. Вот вам фазовый переход: лед - вода и локальная экологическая катастрофа. Но гораздо более серьезные последствия принесет неожиданный фазовый переход в состоянии физического вакуума, если вакуум сейчас находится в метастабильной фазе (так наз. "ложный вакуум"). В результате такого события произойдет колоссальное выделение энергии, гибель нашего мира и рождение совершенно другой Вселенной...

Рассматривая историю представлений о Вселенной, будем помнить о двух вещах. С одной стороны, перед нами тайна происхождения и развития Вселенной, а с другой стороны, не менее загадочная тайна человека, способного отчасти постичь первую тайну.

Вызывают изумление достижения современной научной космологии и астрофизики. Человек оказался способен отчасти проникнуть в устройство и эволюцию нашей Вселенной, Галактики Млечный путь, в происхождение и эволюцию звезд и в синтез химических элементов. Этому способствовало наличие огромного массива наблюдаемых звезд на разных стадиях развития, большое количество наблюдаемых галактик. Это стало возможным, благодаря достижениям наблюдательной астрономии, ядерной физики, физики элементарных частиц, астрофизики и др. наук, а также методам математического моделирования на сверхмощных компьютерах. Все это делает теорию звезд, галактик и их скоплений более или менее достоверной. Гораздо сложнее обстоит дело с такими уникальными объектами исследования, как Вселенная в целом. Ведь наблюдению доступна лишь одна единственная наша Метагалактика. Поэтому выводы космологии о происхождении и развитии Вселенной не могут быть такими достоверными, как, например, результаты теории, описывающей возникновение и развитие звезд. У нас просто нет в наличии множества аналогичных объектов исследований, чтобы подкрепить свои выводы. Вселенная уникальна, как уникальна всеобщая история человечества (других разумных обитателей мы не знаем), как уникальны для человека его собственный внутренний мир и собственное восприятие мира внешнего. Поэтому можно восхищаться смелостью человеческой мысли, которая на основании тонких наблюдений и грандиозных математических конструкций построила теорию Большого взрыва, дополнив ее теорией инфляции, гипотезами темной материи и темной энергии, и пришла к модели вечной хаотической инфляции, рождающей неограниченное множество вселенных - Мультивселенную. Это, по всей видимости, крупнейшее достижение космологической мысли. Оно способно вызывать восторг и трепет, наверное, сравнимые с благоговейным трепетом верующего перед Богом!... Впрочем, насчет реального существования космологической инфляции и темной энергии до сих пор идут дискуссии...

Я вспоминаю свои отроческие впечатления, когда впервые познакомился с ньютоновской механикой. Мне тогда и в самом деле довелось пережить удивительное чувство причастности к тайне от того, что я могу рассчитать простые движения некоторых физических тел. Было удивительно, что сила вызывает ускорение, согласно простой формуле второго закона Ньютона, и что в этой формуле нет никаких др. слагаемых. Нет ни скорости, ни какой-либо сложной функции от скорости, но лишь темп увеличения скорости со временем, т.е. ускорение. Это было поразительно просто. Еще более удивительным и чудесным воспринимался мною знаменитый закон всемирного тяготения. В нем была, с одной стороны, такая простота и элегантность, с другой стороны, какая-то недосказанность... Я с тех пор часто думал, почему же все-таки тела притягиваются? Почему гравитационная постоянная такая маленькая величина? И хотя позже с не меньшим интересом я познакомился с теорией Эйнштейна, причина всемирного тяготения так и осталась для меня великой тайной, притихшей до поры до времени в глубинах души. Впрочем, тайной для всей современной науки. Ведь заменив понятие силы гравитации на искривление пространства-времени в общей теории относительности, современная наука нисколько не приблизилась к разгадке причины. Наука лишь уточнила внешнее проявление этой непознанной сущности - гравитации, усыпив бдительность разума сложными математическими формулами, как бы дающими ответ на вопрос...

Всемирное тяготение - это фундаментальная закономерность, лежащая в основе современной космологии. Лучше общей теории относительности никто ничего пока не придумал для описания тяготения и антитяготения (инфляции, темной энергии).

Обратимся к Стандартной модели в космологии.

Допустим, что в ранней Вселенной на самом деле была инфляционная стадия, а до этого было планковское состояние. Допустим. Рассматривая такой сценарий, мы все равно вынуждены пользоваться известными нам законами физики, добавляя гипотетические экстраполяции там, где мы пока знаем очень мало. У нас получается, что с самых ранних мгновений Вселенная уже обладала определенными физическими параметрами, в ней действовали определенные законы. Как тогда нужно ответить на вопрос о происхождении законов физики, законов природы? У нас получается, что законы физики действовали одновременно с появлением материи в той или иной ее форме. На планковской стадии мы постулирует увеличение пространственно-временных масштабов с выходом в область классического непрерывного пространства-времени. На инфляционной стадии мы постулирует справедливость общей теории относительности и квантовой физики. В начале стадии фридмановского расширения, когда материя была горячей плазмой, и далее до наших дней, мы постулируем действие Стандартной модели элементарных частиц, общей теории относительности и квантовой физики, и т.д. Материя Вселенной у нас в каждый момент времени (и даже до начала классического времени, на планковской стадии) насыщена красивыми математическими структурами, которые проявляют себя, как законы физики. С чего это так? Почему материя должна подчиняться всем этим закономерностям, которые могут быть математически описаны, причем, описаны эстетически красивым способом? Притом, что человек способен в уме сконструировать все эти математические модели, адекватные реальности, да еще и получать от этого эстетическое наслаждение?

Вот, как мне кажется, главный вопрос, обращенный к естествознанию и к наукам о Вселенной. А также - к наукам о человеке.

(В.Ю. Скосарь, октябрь 2019 г.)