Современные космологические представления базируются в основном на так называемой динамической (расширяющейся) модели Вселенной. По сравнению с классической (стационарной) моделью она имеет существенное преимущество в том, что позволяет рассматривать Вселенную как динамическое, изменяющееся, а главное, эволюционирующее космическое образование. Подобный подход вполне соответствует общей тенденции современной науки рассматривать явления и процессы с позиции динамичности, изменчивости и эволюции. Между тем в методологическом плане эта модель имеет много общего с классической, так как обе основываются, главным образом, на формально-математических методах. Как следствие этого данная модель, говоря о динамике Вселенной, принимает во внимание только одну ее форму - механическое движение. А потому ее концептуальное содержание по существу является формально-механистическим.

Нам представляется, что взгляд на динамику Вселенной только как на механический процесс нельзя считать вполне достоверным. Построение модели Вселенной в методологическом отношении требует, по-видимому, более широкой постановки вопроса, принимающей во внимание наряду с учетом формальных методов также и методы содержательного характера, в достаточной мере охватывающие качественную сторону решения этой проблемы. Именно с этой точки зрения мы пытаемся в настоящей статье проанализировать концептуальные основания динамической модели и по возможности представить собственный взгляд на понимание этого вопроса.

Теоретической базой динамической модели является общая теория относительности, а ее эмпирическим обоснованием служит в

стр. 13

основном эффект Доплера в объяснении феномена красного смещения. Поэтому, чтобы понять и должным образом оценить концептуальное содержание этой модели, необходимо прежде всего проанализировать названные основания. Так как общая теория относительности есть не что иное, как релятивистская теория тяготения, то было бы целесообразным начать с анализа этой теории, при этом отталкиваясь от теории тяготения И. Ньютона.

Суть ньютоновской теории тяготения, как известно, сводится к математической формуле: сила тяготения прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Если присмотреться к этой формуле поближе, то можно увидеть, что здесь речь идет не столько о тяготении как таковом, сколько о взаимодействии инерциальных тел. Из этой формулы видно, что взаимодействие между ними возможно в трех вариантах. Первый вариант, это когда величина произведения масс превышает величину квадрата расстояния, т. е. отношение между этими величинами больше единицы. В этом случае тело с меньшей массой упадет на тело с большей массой. Второй вариант, когда, наоборот, величина квадрата расстояния превышает величину произведения масс, т. е. их отношение меньше единицы. В этом случае тела будут находиться вне зоны взаимного притяжения. И, наконец, третий вариант, когда величина произведения масс равна величине квадрата расстояния между ними, т. е. отношение между числителем и знаменателем равно единице. В этом, третьем, случае тело с меньшей массой окажется в положении орбитального вращения вокруг тела с большей массой. Как видим, все эти три варианта являются ни чем иным, как физической интерпретацией формальных следствий, вытекающих из математического отношения, заключенного в формуле Ньютона. Но чтобы с этим согласиться, надо принять за основу весьма важный качественный момент, что тела, находящиеся в состоянии взаимного притяжения, фактически вступают во взаимодействие, когда они одновременно притягиваются и отталкиваются. Однако этот факт, по-видимому, по той причине, что он выходит за рамки функционального (т. е. чисто формального) метода описания, остался незамеченным. В рамках же функционального описания признается только один, первый, вариант, причем интерпретируется он односторонне только как процесс притяжения. Отсюда и сама формула Ньютона получила название закона всемирного тяготения, хотя, на наш взгляд, было бы вернее обозначить ее как закон всемирного взаимодействия инерциальных тел. Неверная интерпретация формулы Ньютона в свое время

стр. 14

привела ученых, в частности, к гравитационному и световому парадоксу. Что касается названия этого закона, то тут произошла своеобразная метаморфоза, что если формула верна (а она действительно верна), то и название закона, данное автором этой формулы, тоже верное, но при этом было упущено, что за этим названием скрывается ложная интерпретация формулы. Не надо забывать, что великие ученые тоже не застрахованы от ошибок.

Руководствуясь приведенной нами выше интерпретацией формулы тяготения Ньютона, можно, даже не прибегая к общей теории относительности, ответить на вопрос если не об источнике сил тяготения, то, по крайней мере, о механизме их возникновения. Дело в том, что, если тела находятся в положении взаимодействия, определяемом отношением сил притяжения и отталкивания, то именно это противоречивое отношение характеризует суть их взаимного притяжения. В противном случае тяготение будет рассматриваться только как одностороннее притяжение одного тела (а именно того, которое обладает сравнительно большей массой) другого тела, имеющего в сравнении с первым гораздо меньшую массу. К сожалению, именно это последнее утверждение стало господствующим в науке, и это несмотря на то, что идея взаимодействия была высказана еще Кантом в работе "Всеобщая естественная история и теория неба", а затем она получила свое оформление в так называемой кантовско-лаплассовской гипотезе происхождения Солнечной системы. Увлекшись новыми теориями и в первую очередь идеями общей теории относительности, мысль о противоречивом отношении сил притяжения и отталкивания была незаслуженно забыта.

В общей теории относительности А. Эйнштейн пытался решить проблему источника сил тяготения. С точки зрения концепции дальнодействия, которой придерживался Ньютон, эта проблема, по существу, была нерешаемой, так как тяготение, по его мнению, не является свойством самих тел, а пустое пространство вообще лишено каких бы то ни было свойств. Вот что пишет по этому поводу сам Ньютон: "Всеобщее тяготение подтверждается явлениями даже сильнее, нежели непроницаемость тел, для которой по отношению к телам небесным мы не имеем никакого опыта и никакого наблюдения. Однако я отнюдь не утверждаю, что тяготение существенно для тел. Под врожденною силою я разумею единственно только силу инерции"¹. Само собою разумеется, что названная

¹ Ньютон И. Математические начала натуральной философии. М., 1989. С. 504.

стр. 15

проблема может быть решена только с противоположенной позиции - позиции близкодействия, которую и выдвигает Эйнштейн. Для этой цели он вводит понятие гравитационного поля, понимая под ним некий четырехмерный пространственно-временной мировой континуум, который при наличии тяжелых масс приходит в состояние искривленности, вызывающей в нем такую энергетическую способность, как напряженность (q). Напряженность гравитационного поля - это и есть тот физический фактор, который собственно и порождает, по мнению Эйнштейна, силу тяготения. Образуется своеобразная цепочка взаимосвязанных величин: от величины массы тел зависит степень искривленности четырехмерного пространства, вызывающая в свою очередь соответствующую величину напряженности поля, которая в конечном счете и определяет величину силы тяготения.

С точки зрения функционального метода, эта цепочка является блестящей научной находкой для формального описания процессов тяготения. Но не совсем просто обстоит дело с качественной определенностью этих процессов. Некоторые качественные моменты этой теории, на наш взгляд, не вызывают сомнения. Исходя из взглядов Ньютона о том, что тяготение не является существенным свойством вещества, оно может быть понято, стало быть, только как свойство некоего другого, отличного от вещества, телесного объекта. Такая постановка вопроса не только уместна, но и неизбежна. Не исключено также, что в качестве фактора, вызывающего силу тяготения, берется напряженность некоего искривленного физического поля, кривизна которого порождается присутствием в нем вещественных тел. Но в то же время трудно согласиться с тем, что в качестве такового фактора рассматривается гравитационное поле, сводимое к пространственно-временному континууму. Взятый сам по себе этот континуум является всего лишь геометрическим феноменом, оторванным от какого бы то ни было материального носителя, и потому его нельзя рассматривать как самостоятельно существующий физический объект². Любой самостоятельно существующий объект есть прежде всего материальный субстрат и совсем необязательно, чтобы им было вещество. Вполне возможно, что в качестве такового может выступать полевой субстрат, физическая природа которого отличается от физической

² На односторонний геометрический характер общей теории относительности указывают некоторые физики (см., напр.: Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности. М., 1972).

стр. 16

природы вещества. Эйнштейн, решая эту проблему, исходил из представления о существовании двух полей - гравитационного и электромагнитного, причем первое образует пространственно-временной континуум, а второе является материалом для порождения вещества. Попытки найти общее для них единое поле, как известно, не увенчались успехом. В 1923 г. он писал, что "...электромагнитное поле, которое вместе с тем представляет собой, по нашему теперешнему убеждению, тот материал, из которого нам подлежит построить элементарные образования материи". И далее: "Теперь особенно живо волнует умы проблема единой природы гравитационного и электромагнитного полей"³. Ошибка Эйнштейна в этом вопросе, как нам представляется, заключается в том, что у него физическая природа полей лишена субстратной основы и поля рассматриваются только как формальные феномены либо как четырехмерное пространство-время (гравитационное поле), либо как чисто энергетический феномен - фотон (электромагнитное поле). Однако представление об электромагнитном поле как материале, из которого рождается, по выражению Эйнштейна, материя (что не совсем корректно, ибо на самом деле речь идет о рождении вещества), не лишено основания.

Значение общей теории относительности в решении этого вопроса состоит прежде всего в том, что она нашла формальный ключ для объяснения причин физической стороны процесса тяготения. Этим ключом являются уравнения общей теории относительности. Между тем качественный аспект анализа этих причин нуждается в существенной переработке.

В своей книге "Качественный аспект мира и его познание" автор предлагает собственное видение этой проблемы. В качестве физического объекта, носителя силы тяготения берется электромагнитное поле, но понимается под ним не механическое движение фотонов, а некое виртуальное состояние вещества, образованное из смеси двух элементарных частиц - электрона и позитрона. Не фотон, а именно виртуальную смесь электрона и позитрона автор рассматривает как элементарную корпускулу электромагнитного поля. Основой ее существования является не механический процесс, а непрерывный колебательный акт взаимоуничтожения и взаимопорождения. Соединение бесконечного множества виртуальных корпускул между собой образует целостное виртуальное тело - элект-

³ Эйнштейн А. Собрание научных трудов в 4 т. Т. II. М., 1966. С. 126 - 127.

стр. 17

ромагнитное поле, которое при условии отсутствия каких бы то ни было внешних воздействий будет находиться в состоянии динамического равновесия и для чувственного восприятия недоступно. Это, по-видимому, то состояние поля, которое ученые называют физическим вакуумом. Слабые внешние воздействия вызывают у него слабые энергетические импульсы - радиосигналы, способные распространяться в пространстве со скоростью 300000 км/сек. При внешнем воздействии на виртуальную корпускулу энергией, равной величине hн, возникают световые импульсы, которые также перемещаются со скоростью 300000 км/сек. Не исключено, что при наличии физических тел, обладающих массой, электромагнитное поле приходит в состояние искривленности и, становясь напряженным, приобретает энергетическую способность притягивать тела. Вполне возможно, что для формального описания этой способности можно пользоваться уравнениями общей теории относительности. Что касается фотона, то это всего лишь световой импульс (равный величине hн), порожденный действием каких-либо внешних факторов на виртуальную смесь электрона-позитрона - субстратной основы электромагнитного поля, - при этом энергетическая величина каждой такой смеси равна 2hн⁴.

Негативные симптомы общей теории относительности в полной мере проявились при построении на ее основе космологической модели Вселенной. Один из первых, кто занялся этим вопросом, был сам Эйнштейн. Задачу построения модели Вселенной он видел в том, чтобы соединить в единое целое обозначенные в общей теории относительности три мировых составляющих: гравитационное поле, электромагнитное поле и тела, обладающие массой. Из них гравитационное поле образует главную составляющую, электромагнитное поле - это материал для образования тел, а сами тела - это тот фактор, который создает кривизну пространства. Вот некоторые выдержки из работ Эйнштейна. Он пишет, что "... согласно общей теории относительности, гравитационные силы играют исключительную роль по сравнению с остальными силами, особенно электромагнитными; 10 функций qat, представляющих гравитационное поле, определяют в то же время метрические свойства четырехмерного пространства"⁵. "Теоретические харак-

⁴ Подробное обоснование этого подхода см.: Арлычев А. Н. Качественный аспект мира и его познание. М., 2001. С. 99 - 117.

⁵ Эйнштейн А. Собрание научных трудов в 4 т. Т. I. М., 1965. С. 462.

стр. 18

теристики тел, их поведение и ход часов зависит, прежде всего, от гравитационных полей, которые в свою очередь создаются материальными телами"⁶. "Существование гравитационного поля непосредственно связано с существованием пространства. Напротив, очень легко представить себе любую часть пространства без электромагнитного поля..."⁷. Важно подчеркнуть, что под электромагнитным полем он понимает движение фотонов.

Итак, согласно общей теории относительности, физический мир образует такую картину: четырехмерное пространство под действием тел находится в состоянии искривленности и соответственно напряженности. Но надо, чтобы все это получило завершенность и приобрело форму стабильной космологической модели. В итоге Эйнштейн построил модель, которая представляет собой некий цилиндр с ограниченным трехмерным пространством, имеющим положительную постоянную кривизну, причем радиус кривизны соответствует общей массе вещества. Что касается времени, то оно, образуя четвертое измерение, направленно в бесконечность вдоль длины замкнутого в ширину цилиндра. Конечно, подобную модель в реальности представить фактически невозможно. Но главная трудность возникла не в этом, а в том, как установить равновесие между телами, которые обладают, по мнению Эйнштейна, свойством притяжения, но лишены свойства отталкивания. Для решения этой проблемы он вводит новое понятие - так называемую космологическую постоянную, призванное обеспечить равновесие сил отталкивания и сил притяжения. Вообще говоря, факт введения этой постоянной указывает лишь на несостоятельность традиционного взгляда в понимании сути тяготения. Ведь сила отталкивания, как было показано выше, такая же реальность, как и сила притяжения, и потому для ее утверждения не требуется никаких констант. Но как бы то ни было, в конечном счете была создана модель, получившая название "стационарная модель Вселенной". В 1923 г. Эйнштейн под влиянием А. А. Фридмана откажется от своей модели, а несколько позже и от космологической постоянной.

В начале 20-х гг. прошлого века наш соотечественник, выдающийся математик А. А. Фридман, отбросив космологическую постоянную, сумел установить функциональную зависимость между двумя параметрами в уравнении общей теории относительности: параметром протяженности трехмерного пространства и парамет-

⁶ Эйнштейн А. Указ. соч. С. 680.

⁷ Там же. С. 688.

стр. 19

ром длительности одномерного времени. Пространство он стал рассматривать как функцию времени, а само время как независимую переменную. В результате образовалась динамическая модель Вселенной, которая должна либо расширяться, либо сжиматься, либо периодически расширяться и сжиматься. Самым главным следствием, вытекающим из этой модели, явилось то, что стабильность Вселенной рассматривается с позиции динамичности, стационарное же состояние может быть только как момент перехода от расширения к сжатию или, наоборот, от сжатия к расширению. При этом динамичность возможна только при наличии вещества, порождающего кривизну и напряженность пространства; при отсутствии вещества динамичность исключается. В то же время Фридман отмечает: "Знание кривизны пространства еще не дает нам непосредственных указаний на его конечность или бесконечность"⁸. Иначе говоря, для динамической модели безразлично, будет ли Вселенная рассматриваться как конечная (т. е. с положительной кривизной пространства) или бесконечная (с отрицательной кривизной).

Кроме того, Фридман высказывает идею об исходных пунктах зарождения динамической Вселенной. Он пишет: "Переменный тип Вселенной представляет большое разнообразие случаев; для этого типа возможны случаи, когда радиус кривизны мира, начиная с некоторого значения, постоянно возрастает с течением времени; возможны далее случаи, когда радиус кривизны меняется периодически: Вселенная сжимается в точку (в ничто), затем снова из точки доводит радиус свой до некоторого значения, далее опять, уменьшая радиус своей кривизны, обращается в точку и так далее"⁹. Эти высказывания позднее лягут в основу так называемой теории "большого взрыва".

Итак, А. А. Фридман, базируясь на представлениях общей теории относительности, чисто математически решил проблему построения модели Вселенной. Правда, сам он, хорошо осознавая формальный характер этой модели, весьма осторожно к ней относился. Он считал, что она должна быть подтверждена астрономическими фактами, а пока о ней можно говорить только как о математической гипотезе.

Эти факты как будто бы были найдены. В начале XX в. американский астроном В. Слайфер в межгалактических туманностях

⁸ Фридман А. А. Избранные труды. М., 1966. С. 243.

⁹ Там же. С. 317.

стр. 20

обнаружил эффект красного смещения в видимой части спектра - это когда спектральные линии оказываются смещенными к красному концу. Аналогично смещаются спектры в диапазоне радиоизлучений. В 1929 г. другой американский астроном, Э. Хаббл, занимаясь измерением лучевых скоростей, установил связь между расстоянием и лучевой скоростью во внегалактических туманностях. Он пришел к выводу, что красное смещение для далеких галактик больше, чем для близких, и оно возрастает пропорционально расстоянию между ними - закон красного смещения, или закон Хаббла (v = Hr, где v - лучевая скорость, H - постоянная Хаббла, r - расстояние до галактики). Одновременно с этим ученые продолжают работать над моделью Вселенной. Так, в 1927 г. бельгийский ученый Ж. Леметр, как и Фридман, пришел к заключению о нестационарности Вселенной. Но он, кроме того, получил линейную зависимость между скоростью и расстоянием, аналогично той, которую на два года позже установит Хаббл для лучевых скоростей, но только у Леметра речь идет не о красном смещении, а о разбегании самих галактик. Дело в том, что по представлениям динамической модели, основанных на общей теории относительности, разбегание галактик есть следствие расширения однородного пространства. Галактики, будучи сами по себе неподвижными, удаляются друг от друга благодаря расширению однородного и изотропного пространства.

Таким образом, возникла весьма примечательная ситуация. С одной стороны, налицо эмпирический факт красного смещения, зафиксированный в межгалактических туманностях, а с другой, формальная динамическая модель, из которой следует вывод о расширении Вселенной. На первый взгляд, вроде бы нет никакой проблемы, ибо теория однозначно подтверждена фактом, а факт соответствует теории. Но все дело в том, что факт напрямую связан не с расширением Вселенной, а с динамикой электромагнитного излучения. Поэтому неизбежно встал вопрос об интерпретации феномена красного смещения. Ясно, что только при понимании красного смещения как следствия расширения Вселенной можно с уверенностью говорить о доказанности динамической модели, в противном случае эта модель бесперспективна. Однако рассмотрение красного смещения посредством разбегания галактик есть не что иное, как объяснение его через эффект Доплера. Следовательно, суть проблемы свелась к тому, чтобы ответить на вопрос: является ли красное смещение следствием эффекта Доплера?

Эффект Доплера - это, конечно, ближайшее, и весьма кстати

стр. 21

для динамической модели, объяснение красного смещения, основанного на представлениях об однородности и изотропности пространства и однородности времени. С некоторых пор такое объяснение для большинства ученых стало единственно возможным, что, на наш взгляд, не является самоочевидным:

В качестве альтернативы доплеровскому объяснению была выдвинута идея, согласно которой частота излучения уменьшается за счет ослабления со временем энергии колебания световых квантов. Противники этой идеи, как нам представляется, выступили против нее с весьма веским аргументом: если световой квант (фотон) и на самом деле теряет колебательную энергию, то она в соответствии с законом сохранения и превращения энергии не должна бесследно исчезнуть, по крайней мере, она должна преобразоваться в какой-то другой вид энергии. Однако никакого сколько-нибудь убедительного контраргумента в пользу этой идеи приведено не было. Возникла своеобразная дилемма: либо ради этой идеи надо подвергнуть сомнению фундаментальный закон природы, либо посчитать ее неверной. Большинство ученых склонились ко второму варианту, что, в частности, способствовало широкому признанию среди ученых доплеровского объяснения.

Однако сторонники динамической модели, стремясь во что бы то ни стало ее отстоять, выдвинули, так сказать, "убийственный" аргумент против всякой альтернативы доплеровскому объяснению красного смещения. Они считают, что все иные объяснения приводят к представлению о различии красного смещения в разных участках спектра. А наблюдения, по их мнению, показывают, что красное смещение якобы не зависит от частоты различных спектров и что относительное изменение частоты совершенно одинаково для всех частот излучения. Такое изменение частоты, как они считают, характерно только для доплеровского смещения и потому исключает все другие интерпретации красного смещения.

Может быть, для доплеровского смещения это и так, но это далеко не так для красного смещения, ибо данные наблюдений показывают как раз с точностью наоборот. Если красное смещение и на самом деле есть следствие доплеровского эффекта, то согласно формуле v = Hr, скорость (v) должна изменяться только относительно расстояния (r), а H (постоянная Хаббла) должна оставаться неизменной, т. е. она и на самом деле должна быть космологической постоянной. Иначе говоря, при одновременном (однородном) времени разбегание галактик, галактических систем или квазаров в условиях однородного и изотропного пространства весь

стр. 22

спектр мирового излучения должен изменяться совершенно одинаково. В действительности же, как это видно из наблюдений, у различных спектров постоянная Хаббла весьма существенно колеблется. Об этом можно прочитать даже в школьном учебнике по астрономии: "По современным оценкам значение H заключено в пределах 50 км/ (с · Мпк) < H < 100 км (с · Мпк)"¹⁰. Доказательством сказанному может служить также и то, что ученые не могут измерить расстояние до квазаров по той простой причине, что квазары в отличие от звезд или галактик имеют разбросанный диапазон спектров. Все сказанное не может не привести к выводу, что красное смещение не имеет никакого отношения к эффекту Доплера и что, следовательно, это явление совсем другой природы. Кстати, важно отметить, что сам Хаббл не исключал недоплеровское объяснение красного смещения, о чем, в частности, пишут российские физики, впрочем, сторонники доплеровского объяснения А. С. Шаров и И. Д. Новиков: "Хаббл и Толмен в 1935 году заявили, что "...оба мы склонны к мнению, что если красное смещение вызвано не удалением, его объяснение, вероятно, содержит некоторые совершенно новые физические причины""¹¹.

Феномен красного смещения легко объясняется с позиции корпускулярно-волнового дуализма. Фотон, как известно, наделен способностью двигаться (кинетической энергией) и быть волной (колебательной энергией). По мере его удаления от источника света колебательная энергия теряется, но не исчезает бесследно, а эквивалентно переходит в кинетическую энергию, чем, по существу, и объясняется закон Хаббла, согласно которому скорость перемещения света возрастает по мере удаления его от источника. Красное смещение, таким образом, есть не что иное, как переход колебательной энергии света в кинетическую.

В связи с этим важно отметить, что закон Хаббла можно рассматривать как частный случай общего закона, относящегося к динамике материальных объектов субатомного уровня, включая все виды динамики поля и все виды динамики элементарных частиц. Специфика динамики субатомных объектов заключается в том, что в ней напрямую выражается корпускулярно-волновая сущность, а значит, она заключает соответствующее соотношение меж-

¹⁰ Левитан Е. П. Астрономия. Учебное пособие для 11 классов общеобразовательных учреждений. М., 1994. С. 171.

¹¹ Шаров А. С., Новиков И. Д. Человек открывший взрыв Вселенной: жизнь и труд Эдвина Хаббла. М., 1989. С. 91.

стр. 23

ду динамикой корпускулы, с одной стороны, и динамикой волны, с другой. Это соотношение можно рассматривать как закон, согласно которому кинетическая энергия субатомного объекта находится в обратно пропорциональной зависимости к волновой энергии его динамики. Было бы целесообразно, на наш взгляд, этот закон подвергнуть экспериментальной проверке.

Итак, можно заключить, что красное смещение не является эмпирическим подтверждением динамической модели. Однако независимо от того, динамическая ли это модель типа Фридмана - Леметра или стационарная - типа Эйнштейна, суть их обеих состоит прежде всего в том, что они носят чисто формальный характер, исходящий из концептуальных основ общей теории относительности. Преимущество динамической модели заключается только в том, что в ней дано адекватное решение уравнений общей теории относительности, т. е. ее преимущество опять-таки чисто формальное.

Как уже было сказано выше, при построении модели Вселенной Эйнштейн ставил задачу соединить в одно целое обозначенные в общей теории относительности три мировые составляющие: гравитационное поле (главная составляющая), электромагнитное поле и вещество. Для решения этой задачи он вводит три допущения: пространство и время однородны, общая масса вещества постоянна и средняя плотность вещества равномерно распределена в пространстве. Для стационарной модели понадобилось еще одно допущение - введение постоянной силы отталкивания (λ). Для динамической модели этого не требуется, но зато необходимо допустить, что пространство, кроме того, что оно однородно, оно также и изотропно. Между тем, не без основания, возникает вопрос: для решения поставленной задачи не слишком ли много было введено произвольных, ни на чем не основанных целых четыре допущения?

Одно из них - утверждение об однородности пространства и времени - не только не обосновано, но, как ни странно, находится в противоречии со специальной теорией относительности. Согласно последней пространство и время являются формами материи и потому их существование обусловлено ее состоянием. В общем плане это означает: каково содержание материи, такова и ее форма, скажем, для вещества - это одно, а для физического поля - это другое. Неслучайно после специальной теории относительности появилось понятие фазового пространства-времени: физического, биологического, социального и т. п. С точки зрения специальной теории относительности пространство и время в принципе не могут быть

стр. 24

однородными. Однородными они стали в общей теории относительности только потому, что их здесь рассматривают наряду с материей как самостоятельные субстанции. Пространство-время - это ни что иное, как гравитационное поле, существующее рядом с электромагнитным полем и веществом. По существу, общая теория относительности вернулась к прежним, свойственным механике Ньютона, представлениям о пространстве и времени. Что касается функциональной зависимости между веществом и пространством, то эта зависимость - сугубо внешняя между двумя самостоятельно существующими субстанциями, а потому, если заменить принцип дальнодействия принципом близкодействия, то ее совершенно спокойно можно рассматривать в рамках дорелятивистской физики.

Утверждение же о постоянной массе вещества или равномерной средней плотности его распределения во Вселенной не выдерживает никакой критики. Не говоря уже о том, что этого напрямую невозможно ни доказать, ни опровергнуть, оно к тому же противоречит как здравому смыслу, так и некоторым фактам, открытым в ядерной физике. Допустить, что общее количество вещества в мире постоянно, значит надо раз и навсегда исключить процесс зарождения и уничтожения вещества и признать только одно - его механическое перемещение в пространстве. Между тем, факты ядерной физики говорят об обратном, в частности, общеизвестен факт аннигиляции электрона и позитрона и, наоборот, факт их зарождения из гамма-излучения. Правда, можно возразить и сказать, что Эйнштейн допускал рождение вещества из электромагнитного поля, и потому постоянство вещества обусловлено постоянством электромагнитного поля. Может это и так (что маловероятно), но электромагнитное поле - это все же не вещество, а потому встает вопрос о том, где, в какое время и как зарождается вещество, а также о том - где, в какое время и как оно может быть уничтожено? Этого в настоящее время науке не известно, а значит, нет никакой уверенности в том, что вещество во Вселенной постоянно.

В целом, динамическая модель Вселенной, на наш взгляд, представляет собой ни что иное, как формальную математическую конструкцию, состоящую из трех взаимосвязанных величин - четырехмерного пространства, динамики его искривленности и массы вещества. Само собою разумеется, что подобная конструкция имеет мало общего как с реальными астрономическими явлениями, так и с физическими процессами, происходящими во Вселенной, а тем более она не способна выражать суть эволюции Вселенной. Эта модель всего лишь плод неуемной математической фантазии. Надо

стр. 25

сказать, что ни кто иной, как А. А. Фридман, автор данной модели, очень хорошо это понимал, когда говорил, что он решил лишь уравнения общей теории относительности, но это вовсе не означает, что именно так устроен мир. Она весьма уязвима, как было показано выше, прежде всего в своей концептуально-содержательной основе.

Совсем не так эту модель оценила научная общественность. Несмотря на то, что общая теория относительности до сих пор не является общепризнанной, вызывает сомнение и критику со стороны некоторых ученых, тем не менее динамическая модель после, прямо скажем, сомнительной интерпретации красного смещения и закона Хаббла признается подавляющим большинством ученых как безукоризненная научная истина. На основе этой модели выдвигаются идеи о зарождении Вселенной, по сути дела, из ничего, на что обратил внимание еще сам Фридман. Но если Фридман об этом говорил как о курьезном факте¹², то ее второй автор, Леметр, будучи священником, связывал этот факт с божественным актом творения. Именно Леметр впервые выдвинул идею о том, что поскольку в настоящее время Вселенная расширяется, то, мысленно переносясь в прошлое, мы должны представить себе уменьшение объема Вселенной и в то же время увеличение ее плотности. Поэтому, по его мнению, к началу расширения вещество Вселенной было сжато в объеме одного сверхплотного проатома. Конечно, леметровский термин "проатом" не прижился в науке, но зато, не изменяя существа дела, в научный обиход вошел другой термин - "сингулярность", под которым понимается состояние вещества с предельной плотностью (p = 1 × 10⁹⁶ кг/м³). При такой плотности теряет свой обычный смысл пространство и время, а, следовательно, бессмысленно задавать вопрос, сколько длилось сингулярное состояние и что "было до того". Именно это состояние и было принято как некоторый нуль - пункт начала расширения, а вместе с тем эволюции и истории Вселенной.

Отталкиваясь от этого нулевого состояния, ученые стали предлагать различные гипотезы зарождения и эволюции Вселенной. Одна из них, выдвинутая в 1946 г. американским ученым русского происхождения Г. А. Гамовым под названием "горячая Вселенная" или, по-другому, "большой взрыв", получила наибольшее признание. Если раньше Вселенной приписывались только два фундаментальных, причем оба механических, свойства - расширение и

¹² См.: Фридман А. А. Указ. соч. С. 317.

стр. 26

плотность, то Гамов добавил к ним еще одно, на этот раз термодинамическое, свойство - температуру. Сингулярное состояние, таким образом, он стал рассматривать, как соединение двух свойств - предельной плотности и предельной температуры. Вещество, находящееся в таком состоянии, неизбежно взрывается ("большой взрыв") и тем самым порождает расширение, сопровождаемое охлаждением и рождением различных вещественных форм, начиная от элементарных частиц и кончая Метагалактикой.

По современным представлениям¹³, Вселенная в первую сотую долю секунды после взрыва образовала своеобразную смесь, состоящую из электронов и позитронов, нейтрино и антинейтрино, а также фотонов. Эти первые частицы непрерывно взаимодействуют между собой, причем электроны и позитроны превращаются в фотоны, а последние в результате взаимодействия образуют пару электрон и позитрон: e⁻ + e⁺ ↔ 2γ. Это был период термодинамического (так принято считать) равновесия и симметрии между веществом и излучением. Как произошло нарушение симметрии - этот вопрос остается открытым. Высказываются лишь некоторые предположения, например, бытует мнение, что наш вещественный мир в далеком прошлом оторвался от мира антивещественного, что и позволило появиться асимметрии, способствующей дальнейшей эволюции Вселенной.

Из теории Гамова следовал один примечательный факт - она предсказывала в сегодняшней Вселенной существование особого космического или фонового микроволнового излучения. Это излучение советский астрофизик И. С. Шкловский назвал реликтовым (остаточным), ибо предполагается, что оно должно было остаться от той эпохи, когда происходил "большой взрыв". В ходе расширения это излучение остыло и сегодня должно иметь температуру 1 - 30 градусов по шкале Кельвина. Это радиоволна сантиметрового и миллиметрового диапазона. В 1965 г. названное излучение было обнаружено американскими астрофизиками Р. Вильсоном и А. Пензиасом, что, в общем-то, и способствовало утверждению теории "большого взрыва". Однако, несмотря, казалось бы, на очевидное эмпирическое подтверждение, теория "большого взрыва" породила много проблем в объяснении эволюции Вселенной, на что обращают внимание даже ее сторонники. Много вопросов вызывает прежде всего первоначальное сингулярное состояние вещества. Во-первых, как отмечает Л. Э. Гуревич, "...сингулярность

¹³ См., напр.: Вайнберг С. Первые три минуты. М., 1981.

стр. 27

есть приближенный способ описания кратковременного по космологическим масштабам процесса, кинетику которого мы не знаем"¹⁴. Г. И. Наан по этому поводу пишет: "Для исследований же состояния вещества при бесконечной плотности (и бесконечной кривизне пространства-времени) пока нет даже надлежащих математических средств"¹⁵. Во-вторых, неясно, что послужило причиной расширения, которое началось с большого взрыва? В-третьих, как отмечает Гуревич, существует причинная несвязность Метагалактики от исходного состояния до современного состояния¹⁶. Возникает также проблема космической турбулентности, "...наличие которой необходимо предполагать для объяснения возникновения структурных образований различного масштаба в Метагалактике"¹⁷. Турбулентность фактически исключается теорией большого взрыва. Наан, кроме того, отмечает, что сведение Вселенной, согласно теории большого взрыва, к одной единственной Метагалактике не является обоснованным. Далее он пишет: "Не исключено, что столь же трудно будет объяснить зарядовую асимметрию во Вселенной: в нашем космическом окружении (во всяком случае, в пределах Солнечной системы, а, вероятно, и в пределах всей Галактики) имеет место подавляющее количественное преобладание вещества над антивеществом. Между тем, согласно современным теоретическим представлениям, вещество и антивещество совершенно равноправны. Космология пока не дает достаточно убедительного объяснения такого противоречия"¹⁸. Нам представляется, что эти и другие проблемы, возникшие в связи с теорией большого взрыва, вытекают не столько из нее самой, сколько, по существу, из механистической динамической модели и в конечном счете из формалистских положений общей теории относительности, являющихся для нее исходной концептуальной основой. Один из первых, кто вскрыл по крайней мере механистический характер динамической модели, а вместе с тем и общей теории относительности, был талантливейший советский физик 30-х гг. прошлого века Матвей Петрович Бронштейн (к сожалению, умер в 1938 г. в возрасте 32-х лет отроду).

Бронштейн прежде всего дает, на наш взгляд, верную общую

¹⁴ Гуревич Л. Э. О происхождении Метагалактики. Киев, 1976. С. 3.

¹⁵ Наан Г. И. Космология // БСЭ. Т. 13. С. 258.

¹⁶ Там же.

¹⁷ Там же. С. 4.

¹⁸ Там же.

стр. 28

оценку общей теории относительности. Он пишет, "...что общая теория относительности в ее существующей форме является лишь предварительным наброском теории и что построение истинной теории тяготения должно быть связано с еще более глубоким преобразованием физических понятий, нежели то, которое достигнуто в общей теории относительности Эйнштейна"¹⁹. Что касается динамической модели, то он пишет: "Теория Леметра основана на ОТО. Ее уравнения симметричны по отношению к прошедшему и будущему, то есть не меняются при замене +t на -t. То же самое относится и к СТО, и к классической механике, то есть ко всем ныне существующим теориям"²⁰. Далее он пишет: "Симметрия уравнений общей теории относительности по отношению к прошедшему и будущему приводит к тому, что сменяющаяся Вселенная так же хорошо удовлетворяла бы этим уравнениям, как Вселенная расширяющаяся. Почему из двух возможностей (расширение и сжатие) Вселенная выбрала именно первую, на этот вопрос теория Леметра принципиально не в силах ответить"²¹. Теория Леметра, по его мнению, не отвечает и на многие другие актуальные вопросы. "Вместо того, - пишет он, - чтобы вычислять из мировых констант такие величины, как среднюю плотность материи в мире и скорость удаления спиральных туманностей, теория Леметра заимствует их попросту из наблюдений²². Вследствие этого безразмерные константы остаются в теории Леметра необъяснимыми"²³. В результате он приходит к выводу, что "...объяснение Вселенной в целом в рамках существующих физических теорий невозможно"²⁴.

Подводя итог сказанному, отметим, что, согласно Бронштейну, нельзя построить космологическую модель Вселенной на основе теорий механистического толка, базирующихся на симметрии времени. Нам представляется, что с этим невозможно не согласиться.

Бронштейн предлагает свой подход для решения поставленной задачи о возможной теории мира как целого. Его суть заключается

¹⁹ Дополнения М. П. Бронштейна // Эйнштейн А. Основы теории относительности. М. - Л., 1935. С. 96.

²⁰ Бронштейн М. П. К вопросу о возможной теории мира как целого // Основные проблемы космической физики. Под редакцией М. П. Бронштейна. Харьков - Киев. 1934. С. 213.

²¹ Там же. С. 214.

²² Имеются в виду феномен красного смещения и закон Хаббла.

²³ Там же.

²⁴ Там же.

стр. 29

в том, чтобы объединить специальную теорию относительности с квантовой механикой и тем самым создать новую, синтетическую, теорию, названную им "релятивистская теория квант". Затем, соединив релятивистскую теорию квант с общей теорией относительности, создать единую теорию, объединяющую теории кванта, электромагнитного поля и тяготения. Все это можно сделать, как он считает, при условии, если удастся связать в одно целое три мировые константы: постоянную Планка (h), скорость света (c) и гравитационную постоянную (q). И только после этого можно, по его мнению, приступать к созданию космологической модели²⁵.

Соединение трех названных констант в единое целое - это, конечно, необходимое, но, на наш взгляд, недостаточное и к тому же не самое главное условие для успешного решения проблемы построения космологической теории. Главное условие - это то, чтобы космологическая теория включала в себя асимметрию времени. Бронштейн это хорошо понимал, но почему-то считал, что асимметрия станет возможной уже на первом этапе - на этапе построения релятивистской теории квант. Он пишет: "Релятивистская теория квант, вероятно, уже не будет отличаться симметрией по отношению к прошедшему и будущему"²⁶. Это заявление, к сожалению, на наш взгляд, неверное. Совершенно невозможно представить, чтобы две теории (в данном случае квантовая механика и специальная теория относительности), каждая из которых по отдельности базируется на симметрии времени, соединившись вместе, непонятно как образовали бы теорию на асимметрии времени. Для космологической теории асимметрия возможна только в том случае, если она будет согласована наряду с названными тремя фундаментальными физическими теориями еще и с какой-то четвертой теорией, базирующейся на асимметрии времени.

При жизни М. П. Бронштейна такой теории не было, в наши дни к ней можно отнести теорию самоорганизации (синергетику). Но тут встает весьма непростой вопрос - как соединить в одной теории целых четыре фундаментальных теории? По всей вероятности, этого и не надо делать. Опыт подобного объединения в науке имеется. Например, Стивен Вайнберг на основе объединения теории большого взрыва с теорией элементарных частиц пытается представить последовательность космической эволюции и формирование Вселенной²⁷. С этой целью он соотносит изменение каче-

²⁵ Бронштейн М. П. Указ. соч. С. 211.

²⁶ Там же. С. 214.

²⁷ См.: Вайнберг С. Первые три минуты. М., 1981.

стр. 30

ственного состава первичного вещества, состоящего из элементарных частиц, с градиентом понижения температуры Вселенной, вызванного большим взрывом. В действительности же у него получилась не эволюция Вселенной, а произвольная математическая конструкция, состоящая из функциональной связи двух величин: градиента понижения температуры (аргумент) и параметров качественного состава первичного вещества (функция). Все это очень зыбко, неопределенно и малозначимо для решения проблемы эволюции Вселенной.

И все же в подходе Вайнберга содержится одна весьма важная мысль: проблему эволюции Вселенной надо начинать с решения вопроса о зарождении и развитии вещества. Только он ее рассматривает с позиции традиционного для точной науки формально-математического метода посредством установления функциональной связи между составом вещества и температурой. При этом температура берется не как внутреннее состояние самого вещества, а как некий внешний по отношению к нему фактор, произвольно провозглашенный теорией большого взрыва, также базирующейся на формально-математических принципах.

Из сказанного само собой напрашивается вывод, что для того, чтобы решить такую глобальную проблему, как построение космологической модели и теории эволюции Вселенной, надо прежде всего отойти от абсолютизации формально-математического подхода в познании природы. За основу необходимо принимать не формально-математические методы, а методы качественного подхода, направленные на познание сущности явлений действительности. Что это за методы и как они применяются в научном познании, нами подробно анализируется в книге "Качественный аспект мира и его познание".

Не останавливаясь специально на этом непростом вопросе, лишь отметим, что проблему построения теории эволюции Вселенной автор пытается решить на основе введенного им метода предметного эволюционизма.

Решение этой проблемы, как нам представляется, необходимо начинать с вопроса возникновения и развития элементарных частиц. Но решать его надо не в рамках уже готовой динамической модели Вселенной, как это делает С. Вайнберг, а совершенно независимо от каких-либо произвольных космологических конструкций, напрямую обращаясь к проблеме их зарождения, взаимопревращения и развития, чем обычно занимается квантовая механика и в первую очередь квантовая теория поля. Именно ответ на постав-

стр. 31

ленный вопрос и должен, на наш взгляд, пролить свет как на проблему космологической модели, так и на проблему исходного пункта эволюционного процесса во Вселенной. Подобного рода задачу автор поставил и попытался решить в вышеупомянутой книге. В данном случае попробуем вкратце воспроизвести узловые моменты этого подхода.

Эволюционный процесс во Вселенной нами рассматривается как зарождение и развитие вещества, начиная от элементарных частиц и кончая звездными и планетными образованиями, а также возникновением, по крайней мере на Земле, живого вещества и человеческого разума. Но прежде необходимо ответить на вопрос об исходном состоянии Вселенной. В противовес общепризнанному мнению в современной космологии принимать за подобное состояние сингулярную точку мы исходим из представления о существовании двух физических полей - электромагнитного и слабого. Эти поля, с нашей точки зрения, обладают субстратной основой, а именно, виртуальным веществом, состоящим из смеси двух противоположных по заряду, но равных по массе лептонов - электрона и позитрона в электромагнитном поле и нейтрино и антинейтрино в слабом поле. Непрерывный колебательный процесс взаимопорождения и взаимоуничтожения двух противоположных лептонов есть виртуальный способ существования этих полей. Отличие в их виртуальной динамике заключается в том, что электрон с позитроном колеблются в форме вибрации (т. е. каждый из них посредством выдавливания другого восстанавливает себя), а нейтрино с антинейтрином колеблются в форме осциллятора (т. е. они находятся в положении непрерывной сменяемости вектора вращения друг относительно друга). Отдельно взятая виртуальная смесь лептонов (е^-е⁺ - для электромагнитного поля; υu - для слабого поля) рассматривается как виртуальная единица поля, энергетическая емкость которой равна двум квантам фотона (2hн), причем у обоих полей она идентична. Эту энергетическую единицу условно назовем квантом поля. Виртуальные единицы, неразрывно связанные друг с другом, образуют сплошную среду, при этом электронно-позитронная виртуальная среда является субстратной основой электромагнитного поля, а нейтрино-антинейтринная виртуальная среда есть субстратная основа слабого поля. Электромагнитное поле рассматривается как сингулярная (обладающая предельной плотностью) бесконечная мировая сфера. Попросту говоря, оно есть то, что обычно принято называть мировым эфиром. Слабое же поле представляет собой зернистую среду, сосредоточенную

стр. 32

во Вселенной в форме изолированных друг от друга замкнутых космических объектов. С точки зрения механической динамики, оба эти поля сами по себе неподвижны и в этом смысле Вселенная стационарна. Их динамика может рассматриваться только как виртуальный процесс взаимопорождения и взаимоуничтожения электронов и позитронов в электромагнитном поле и как виртуальный процесс непрерывного взаимопревращения нейтрино и антинейтрино в слабом поле. Электромагнитное поле как всеобъемлющий мировой виртуальный субстрат не является единообразным, оно проявляется в самых различных модификациях. Все имеющиеся у него модификации обусловливаются степенью возбужденности его виртуальной единицы (e^-e⁺), вызываемой каким-либо внешним воздействием. Между тем у него есть абсолютное состояние, когда степень возбудимости его субстрата крайне незначительна. К пониманию такого состояния электромагнитного поля близко подошли ученые, назвав его физическим вакуумом. Так называемая скрытая масса - это, по-видимому, и есть не что иное, как физический вакуум.

Рождение вещества, по нашим представлениям, есть результат взаимодействия между электромагнитным и слабым полем. В акте отношения двух разнородных полей происходит метаморфоза с их виртуальными носителями. Виртуальная единица электромагнитного поля - электрон-позитрон (е^- е⁺) и виртуальная единица слабого поля - нейтрино-антинейтрино (υu), вступая во взаимодействие друг с другом, порождают новый субстрат. Это становится возможным благодаря физической разнохарактерности колебательных процессов у полей - вибраторного колебания в электромагнитном поле и осциляторного - в слабом. В результате происходит перегруппировка между компонентами в виртуальных носителях так, что электрон (e^-) как бы "вбирает" в себя антинейтрино (u), а позитрон (е⁺) - нейтрино (υ), и появляются две новые пары: электрон-антинейтрино (е^-a) и позитрон-нейтрино (e⁺υ). Подобный отбор обусловлен отношением зарядов: электрического - у электрона и позитрона и лептонного - у нейтрино и антинейтрино. Отрицательный электрический заряд электрона притягивает положительный лептонный заряд антинейтрино и отталкивает отрицательный заряд нейтрино. Положительный же электрический заряд позитрона, напротив, притягивает отрицательный лептонный заряд нейтрино и отталкивает лептонный заряд антинейтрино.

Вновь появившийся субстрат весьма необычен по своей физи-

стр. 33

ческой природе. Он занимает промежуточное положение между полем и веществом, ибо он еще в полной мере не стал частицей, но его уже нельзя считать и виртуальной единицей поля. Это неопределенное состояние субстрата мы назвали широко употребляемым в современной физике термином "кварк" ("q"). Кварки примечательны прежде всего тем, что у них изначально возникает такое фундаментальное свойство актуального вещества в отличие от вещества виртуального, как масса, указывающая на появление у субстрата состояния покоя. При этом важно подчеркнуть, что покой у кварков есть абсолютное их состояние и что поэтому они совершенно неустойчивы и потому не могут самостоятельно существовать. Этим они принципиально отличаются от полевых субстратов, которые, находясь в положении непрерывного виртуального процесса, абсолютно устойчивы и именно поэтому составляют исходный фундамент всего мирового субстрата. Чтобы как-то отличить два вида кварков, мы условно назовем кварк с положительной позитронной оболочкой - положительным, или просто кварком (е⁺υ или q⁺), а кварк с отрицательной электронной оболочкой - отрицательным, или антикварком (е^-u или q^-).

По причине абсолютной неустойчивости кварки, не имея возможности самостоятельно существовать, сразу же вступают во взаимосвязь с окружающими их виртуальными частицами полей и тем самым образуют новое, третье, состояние субстрата - актуальное вещество. Кварки, обладая абсолютной массой, становятся субстратной основой возникновения сложных элементарных частиц (адронов) и вероятнее всего, что первоначальными такими частицами являются частицы мезонной группы. Так, положительный кварк (q⁺), соединяясь с виртуальной частицей слабого поля (υu), порождает положительный пи-мезон (q⁺ υu), а отрицательный кварк (q^-), соединяясь с этой же частицей, порождает отрицательный пи-мезон (q^-υu). Их уже можно рассматривать как первые частицы и античастицы. У них очень короткое время жизни, их обычно относят к разряду нестабильных частиц. Суть нестабильности объясняется тем, что при одновременном их возникновении, они сразу же сталкиваются между собой и тут же распадаются и превращаются снова в виртуальные частицы.

Но на этом созидательный процесс не заканчивается. Некоторые пи-мезоны успевают вступить в контакт с виртуальными частицами электромагнитного поля (e^-e⁺), и в результате образуются первые два бариона - нейтрон (е⁺υе^-ue⁺υ или q⁺q^-q⁺) и антинейтрон (e^-ue⁺υe^-а или q^-q⁺q^-). Срок жизни этих частиц значительно

стр. 34

больше, чем у пи-мезонов, видимо, по причине их электрической нейтральности; они живут примерно тысячу секунд, и их обычно относят к разряду квазичастиц.

Нейтрон и антинейтрон вступают в связь с виртуальными частицами слабого поля (υu), в результате чего происходит их распад, который обычно называют бета-распадом. При бета-распаде возникает новая пара частиц - протон и антипротон. В ходе этой реакции один из кварков, а именно тот, который находится в центре и имеет противоположный заряд по отношению к двум другим, заменяется виртуальной частицей слабого поля (υu) и в результате нейтрон (q⁺q^-q⁺) преобразуется в протон (q⁺υuq⁺), а антинейтрон (q^-q⁺q^-) - в антипротон (q^-υuq^-). Бета-распад совершается и в обратном направлении. Это происходит тогда, когда протон или антипротон вступают в связь с виртуальной частицей электромагнитного поля (e^-e⁺).

Следующим важным шагом в образовании вещества является возникновение атомного ядра. Ядро образуется из соединения протона и нейтрона. Эта реакция, на наш взгляд, не так проста, как ее обычно представляют ученые. Принято считать, что протон, соединяясь с нейтроном, вступает в так называемое сильное взаимодействие, при котором якобы происходит обмен пи-мезонами, скрепляющий протон и нейтрон в единое целое. Этот взгляд на образование ядра атома, с нашей точки зрения, весьма сомнителен. Механическое соединение протона и нейтрона принципиально исключено прежде всего по той причине, что у них для этого нет связующего посредника. Обмен пи-мезонами - это, на наш взгляд, надуманная, ни на чем не основанная гипотеза. Ядро образуется в ходе реакции соединения протона и нейтрона посредством необычной перегруппировки кварков и виртуальных частиц слабого поля. В процессе этой реакции образуется ядро и одновременно вылетают два свободных нейтрино. Ее особенность состоит в том, что в ходе ее протекания впервые рождаются свободные нейтрино, которые до этого существовали лишь в связном виде либо в составе виртуальной частицы слабого поля, либо в составе кварков. Что касается ядра, то это чрезвычайно уникальная частица. Она сама заключает в себе ядро (q⁺uq⁺uq⁺) и оболочку (e⁺e^-), или антиядро (q^-υq^-υq^-) , а также оболочку (e⁺e^-). Ядро уникально тем, что оно содержит оболочку в виде виртуальной частицы электромагнитного поля (e^-e⁺). Но виртуальная частица ядерной оболочки существенно отличается от виртуальной частицы свободного электромагнитного поля. Обе они совершают вибрационные колебания, однако природа этих

стр. 35

колебаний у них различна. Свободная частица производит полное колебание, так как она его осуществляет в пределах границы максимальной разреженности (рассеянности), а также в пределах границы максимального сжатия. У "ядерной" частицы подобной полноты колебания нет; граница максимального разрежения (рассеивания), по всей видимости, сохраняется, а вот граница максимального сжатия не достигается, чему препятствует центр атомного ядра, состоящий из трех кварков и двух нейтрино или антинейтрино. Из сказанного можно заключить, что в момент образования атомного ядра вибрационный процесс деформируется так, что он из прямолинейного становится криволинейным. Это новое состояние электромагнитного поля можно расценивать как акт рождения феномена гравитации. Можно даже сказать, что таким образом рождается новое, третье по счету, физическое поле, которое А. Эйнштейн назвал гравитационным. Иначе говоря, гравитационное поле - это не какое-то особое, а тем более чисто пространственное, как считал Эйнштейн, физическое поле, а всего лишь "деформированное" электромагнитное поле. Центр же ядра, обладая достаточно большой массой (массой трех кварков и двух нейтрино или антинейтрино) и имея положительный или отрицательный заряд, способен к движению твердой частицы; скорее всего он вращается вокруг своей оси. Но внутри центра ядра должны происходить непрерывные осциляторные колебания, ибо кварки соединены нейтрино или антинейтрино. Короче говоря, ядро ведет себя одновременно и как волна (осциляторное колебание внутри) и как частица (вращательное движение вокруг своей оси). Стало быть, корпускулярно-волновой дуализм изначально сопряжен с существованием атомного ядра. Надо принять во внимание еще и то, что оболочка ядра (e^-е⁺) находится в состоянии вибрирующего колебания, хотя оно и совершается существенно иначе по сравнению с колебательным процессом виртуальной частицы в свободном электромагнитном поле.

Между тем, возникшее ядро, будучи само по себе очень стабильным, в момент своего рождения обречено на гибель, потому что вместе с ним рождается антиядро: они сталкиваются и в итоге взаимно уничтожаются; ядро и антиядро, как горох, рассыпаются на виртуальные частицы обоих полей, а из виртуальных частиц вновь образуется ядро. Такой кругооборот неизбежен на первоначальном этапе возникновения вещества.

Из всех известных современной науке агрегатных состояний вещества данное состояние более всего похоже на плазму и, по всей

стр. 36

видимости, особого рода. В нем так же, как и в обычной плазме, пребывают противоположные заряды, которые, находясь во взаимодействии друг с другом, создают усредненную нейтрализацию, названную учеными квазинейтральностью. Однако в отличие от обычной плазмы в качестве зарядов в нем выступают не свободные электроны и ионы, а разнородные частицы с противоположными электрическими и лептонными зарядами. Ими являются положительные и отрицательные кварки, положительные и отрицательные пи-мезоны, нейтроны и антинейтроны, протоны и антипротоны и, наконец, ядро и антиядро. Что касается свободных электронов или позитронов, то их в этом веществе нет; они в данном случае существуют только как компоненты либо виртуальных частиц, либо кварков, либо адронов. По всей видимости, этим состоянием обладают впервые открытые в 1963 г. американским ученым М. Шмидтом такие космические объекты, как квазары. Из наблюдений за ними ученые зафиксировали, что по оптическому виду они сходны со звездами, а по характеру спектров - с газовыми туманностями. В них обнаруживаются, с одной стороны, мощные ультрафиолетовые излучения и, с другой, значительные красные смещения, намного превышающие смещения лучей, исходящих от галактик. Фундаментальной особенностью квазаров является то, что они имеют широкий диапазон спектров, которые периодически варьируют во времени, придавая квазарам многообразие светового блеска. Ученые также установили, что квазары имеют вполне оформленный, хотя и не такой определенный, как у звезд, вид, и их уже зарегистрировано не одна сотня.

Сопоставив результаты наблюдений ученых за квазарами с изложенными нами выше представлениями о возникновении и первоначальном существовании вещества, можно заключить, что исходным этапом эволюции мира являются вполне реальные космические объекты - квазары. Вариация блеска квазаров в связи с этим объясняется тем, что внутри них происходит сложный процесс синтеза и распада различного вида частиц, сопровождаемый одновременным поглощением и освобождением огромного количества энергии. При рождении частиц энергия поглощается, при их распаде она освобождается. Этот процесс, по всей вероятности, носит обратимый характер, при котором поглощение и освобождение энергии уравновешиваются, что обусловливает стабильное существование квазара.

Квазар, как всякое вещество, имеет центр (ядро) и периферию (оболочку). Из наблюдений ученых следует, что процессы, совер-

стр. 37

шающиеся в центре, протекают быстрее, чем на периферии. Об этом говорят факты сильного красного смещения его спектров. Красное смещение спектров света потому и наблюдается, что внутри квазара происходит резкая смена колебательного процесса от высоких частиц в центре к значительно пониженным частотам на периферии. Если бы энергетическая активность на периферии была такой же, как в центре, то существование мира было бы ограничено одними только квазарами. В этом мире не было бы не только разума, жизни, твердых тел и т. п., но не было бы даже газовых туманностей и звезд. Короче говоря, эволюция Вселенной была бы просто невозможной.

Последними частицами формирования вещества внутри квазара являются атомные ядра. В его центральной части противоположные по заряду ядра (ядро и антиядро) тут же вступают во взаимодействие друг с другом и распадаются на виртуальные частицы. Замедленная процессуальная активность на его периферийной части позволяет ядрам какое-то время самостоятельно существовать. Этого оказывается достаточным, чтобы они могли вступить во взаимодействие с виртуальными частицами электромагнитного поля (e^-e⁺), находящегося вне квазара. В результате впервые рождаются свободные электрон и позитрон. С их рождением, по существу, связано начало поступательного развития вещества.

Свободные электрон и позитрон в отличие от виртуальных частиц электромагнитного поля являются электрически заряженными частицами, и, что самое главное, они обладают способностью прямолинейного поступательного перемещения, т. е. имеют векторную направленность. Впервые эта способность проявилась у нейтрино и антинейтрино, которые стали свободными еще в момент образования ядер. Однако они, будучи электрически нейтральными, не могут вступать в синтетические связи с другими частицами, что делает их исключительно "свободными". Свободные электрон и позитрон сразу же после своего появления вступают в связь с ядрами и образуют первые атомы - водород и антиводород. Таким образом, с возникновением свободных электронов и позитронов начинается второй этап эволюции вещества - этап формирования атомов, из которых затем образуются молекулы, макровещество и т. д.

Итак, наш подход развеивает миф о незыблемости формально-механистической модели Вселенной Фридмана - Леметра, а также космологической теории "большого взрыва" Гамова и Вайнберга, которые базируются на формальных математических принципах

стр. 38

общей теории относительности Эйнштейна. В то же время по сравнению с классическими представлениями современные космологические взгляды значительно продвинулись вперед. Теперь уже Вселенная не рассматривается как некое раз и навсегда данное, абсолютно неизменное космическое образование. Она мыслится как нечто изменяющееся, динамичное и эволюционирующее. Другое дело, что динамика и эволюция Вселенной не так просты, чтобы их можно было объяснить из одной единственной идеи: представлением о ее механическом расширении или расширении и сжатии. Мы попытались показать, что Вселенная одновременно и статична (электромагнитное и слабое поля, взятые сами по себе, неизменны) и динамична, поскольку в ней непрерывно совершается процесс образования и разрушения вещества, а также она находится в состоянии эволюции, ибо вещество способно развиваться от простых форм к все более сложным. При этом эволюция носит нелинейный характер, т. е. развитие происходит не в одном направлении и не в пределах одной единственной Метагалактики, а в разных направлениях и на разных уровнях в различных областях. Исходным пунктом эволюции является не гипотетическая сингулярная точка (как считают сторонники теории большого взрыва), а разбросанные по всей Вселенной реальные космические объекты - квазары. Прошлые квазары, по всей видимости, преобразовались в звездные системы (галактики), а кое-где в планетные системы типа Солнечной. Вполне возможно, что подобные преобразования происходили, происходят и всегда будут происходить во Вселенной. Что касается реликтового излучения, предсказанного теорией Гамова и подтвержденного данными наблюдений, то для его обоснования вовсе не обязательно ссылаться на теорию большого взрыва. Достаточно предположить, что оно возникает всякий раз в начальный период эволюционного процесса.

Предлагаемый подход к вопросу о возникновении и эволюции вещества рассматривается нами как альтернативная космологическая гипотеза по отношению к гипотезе "большого взрыва" о происхождении и эволюции Вселенной. Особенность этого подхода в целом к космологической проблеме заключается в том, чтобы, опираясь на данные квантовой механики и астрономии, попытаться в первую очередь ответить на вопрос о зарождении и эволюции вещества; после чего перед нами как бы само собою открывается перспектива видения структуры и эволюции Вселенной. Иначе говоря, мы считаем, что строение и эволюцию Вселенной надо рассматривать через призму научных данных о существовании,

стр. 39

функционировании и развитии наблюдаемых космических объектов. В результате модель Вселенной предстанет перед нами как следствие обобщения всех имеющихся о ней эмпирических данных в современной науке. Но так как эти данные не могут быть исчерпывающими, то и говорить об этой модели можно только как о научной гипотезе.

Нетрудно предположить, что подобная модель, хотя и гипотеза, но она по достоверности должна выгодно отличаться от модели расширяющейся Вселенной и основанной на ней гипотезы "большого взрыва". Как было показано выше, обе они базируются исключительно на доплеровском объяснении феномена красного смещения. Стоит только поколебать, а то и опровергнуть это объяснение (что мы и попытались сделать в нашей статье), как они сразу же теряют всякий научный смысл и превращаются в произвольные формально-математические конструкции.

Выше было сказано, что модель расширяющейся Вселенной вынуждена базироваться на четырех произвольных допущениях: однородности пространства и времени, изотропности пространства, постоянных величинах общей массы вещества и средней плотности вещества во Вселенной. С позиции предложенного нами подхода модель Вселенной не будет нуждаться ни в одном из этих допущений. В рамках этой модели пространство и время могут рассматриваться одновременно и как однородные, и как неоднородные, так же, как и пространство может быть и изотропным, и неизотропным. Что касается общей массы вещества или его средней плотности, то для подобной модели они никакого значения не имеют.

Отказавшись от гипотезы "большого взрыва", мы вместе с тем освобождаемся от решения целого комплекса порожденных ею проблем. Нам не надо, в частности, решать проблему первоначальной сингулярности, в которой Вселенная якобы пребывала на момент большого взрыва, снимается также вопрос о причине и механизмах его возникновения, не надо обосновывать весьма сомнительное утверждение о том, что Вселенная как будто бы существует в виде одной единственной Метагалактики и т. д.

Между тем, с позиции предложенного подхода можно объяснить некоторые ныне трудно решаемые космологические проблемы. Например, можно попытаться ответить на вопрос о причине зарядовой асимметрии вещества в галактических туманностях и околоземном пространстве, несовместимой с положением квантовой теории о симметричности зарядов в ядерных процессах. Заря-

стр. 40

довая симметрия изначально существует внутри квазара, где происходит процесс синтеза и распада элементарных частиц вплоть до возникновения первородных атомов - водорода и антиводорда - на границе квазара с газовыми туманностями. Подобная симметрия обусловлена взаимодействием двух противоположных полей - электромагнитного и слабого, определяющего, так сказать, акт творения первоначального вещества. Однако за пределами квазара после того, как появились на свет водород и антиводород, эволюция вещества уже идет по линии образования более сложных структур, начиная с последующих атомов, затем молекул, галактических образований и т. д. И здесь уже в силу вступают турбулентные процессы взаимодействия различного рода частиц - элементарных частиц, атомов и молекул, в условиях которого возникает асимметрия зарядов, в том числе рождаются нейтральные к заряду частицы. Физические поля на этом уровне принципиальной роли не играют, причем слабое поле в турбулентности вообще не участвует, а электромагнитное, оставшись в одиночестве, если и оказывает воздействие, то, по всей вероятности, только внешнее.

Публикатор:

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

Найденный поисковым роботом источник:

Автор(ы) публикации - А. Н. АРЛЫЧЕВ:

Комментарии: