Текст книги "Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции"

Одной из причин обращения учёных к этой проблеме явилось то, что во многих моделях теорий поля появились решения, предполагающие у микрообъектов тахионоподобные свойства. Кроме того, негеоцентричность многих астрономических объектов и их описаний при помощи физической теории наводила на мысль о привлечении тахионов к их объяснению. И хотя слабые, пока еще немногочисленные попытки экспериментального поиска тахионов не дали положительного ответа об их существовании, а теории, предлагаемые исследователями из различных стран, содержали неустранимые противоречия, популярность тахионных гипотез не только не упала вновь до нуля, а продолжает расти.

Углубилась теория тахионных процессов в особенности в связи с созданием так называемой теории расширенной относительности, одним из авторов которой является российский физик В.С. Ольховский. Совместно с итальянскими коллегами, – группой под руководством профессора Реками, – им был предложен новый подход, развившийся в единственную на сегодняшний день непротиворечивую теорию сверхсветовых объектов. Согласно этой теории тахион ведёт себя в досветовой системе как брадион, брадион же в сверхсветовой системе – как тахион. Только люксон в любой системе остается объектом, движущимся со световой скоростью. Принцип этот, названный принципом дуальности, весьма необычен. В соответствии с ним брадионы, т. е. объекты нашего мира (и мы с вами), попав в тахионную систему, станут тахионами. Вся беда в том, что попасть туда они не смогут ни при каких обстоятельствах, ибо их собственная масса не позволит им преодолеть световой барьер.

Являясь таким образом «симметричными» брадионам, тахионы противоположны им по своим свойствам. Если для ускорения брадиона нужно подводить к нему энергию, то тахион ускоряется при рассеянии своей энергии. При приложении же к нему энергии извне он будет всё сильнее и сильнее приближаться к скорости света, достижение которой возможно лишь с приложением бесконечной энергии. В то же время вообще лишённый энергии тахион будет двигаться с бесконечной скоростью. Такие тахионы, – их называют трансцендентными, – обладают поистине удивительными свойствами. Это в высшей степени негеоцентрические объекты, настоящие чемпионы негеоцентричности. В любой момент времени каждый из них находится во всех точках Вселенной, в том числе и нашей метагалактики. Для трансцендентных тахионов не существует никакого центра, выделенной точки в пространстве, они везде и нигде, для них всё едино: и человек, и звезда, и чёрная дыра. Не они ли суть основа связи всего со всем, извечная ткань мироздания? Прямого ответа на этот вопрос нет, и не может быть в нынешней науке, но вопрос о бесконечно многообразной негеоцентрической первооснове всего мироздания и нашего макроскопического мира в частности является отнюдь не праздным.

Но не только трансцендентные, но и «рядовые» тахионы чрезвычайно необычны. Они немакроскопичны не только по скорости движения, но и по своей форме. Даже если в тахионной системе тахион является компактным, например, шарообразным, попав в брадионную систему, он становится нелокализуем в компактной области, принимая геометрические очертания от двуполостного гиперболоида до двойного конуса. Но и на этом перечень сенсационных свойств тахиона не заканчивается. Переход из тахионной системы в брадионную и обратно приводит не к возвращению исходного объекта, а к возникновению его антипода по таким характеристикам, как заряд, масса, барионное, лептонное, квантовое число и т. д. Если в наш мир ушёл, например, сверхсветовой электрон, назад он возвратится уже позитроном. Частица обернётся античастицей и т. д. Антитахионы и антибрадионы сильно осложняют картину взаимодействий суперлюминального (т. е. сверхсветового) и сублюминального (досветового) миров.

Суперлюминальные представления уже активно вторгаются в анализ явлений привычного нам макроскопического мира. Они используются для объяснения такого распространённого на Земле явления, как магнитное притяжение и отталкивание. Мы убеждены, что знаем, каковы причины земного притяжения и горения звёзд, но мы не имеем удовлетворительного объяснения того, почему прямо в наших руках магнит притягивает кусок железа. Вместо такого объяснения наука содержит несколько десятков правдоподобных, но не развиваемых и не проверяемых должным образом гипотез. Причиной этого является немакроскопический характер первоисточника магнитного воздействия. Одним из возможных путей обнаружения этого источника является решение проблемы магнитного монополя, т. е. некоторого аналога электрического заряда в области магнитных явлений. В природе до настоящего времени монополи не обнаружены, хотя поиски «следов» их существования ведутся со времени их предсказания известным английским физиком-теоретиком П. Дираком. Известно, что магнит как макроскопический источник магнитного поля всегда представляет собой двуполюсник с замкнутыми силовыми линиями; никакое макроскопическое разрезание или измельчение магнита не может превратить его в однополюсник, т. е. в мопополъ.

Существует множество теоретических моделей, пытающихся воспроизвести качества магнитных мопополей и их удивительную немакроскопичностъ. В рамках же теории сверхсветовых взаимодействии магнитные монополи получают чрезвычайно простое и красивое объяснение: это не что иное как сверхсветовые электрические заряды, т. е. электрически заряженные тахионы. Разумеется, для нас, медленных существ, «поймать» тахион в экспериментальную ловушку так же трудно, как словить сачком: зайца. Зато сам процесс «ловли» помогает нам многое понять не только в – повадках тахионов, но и в окружающем нас брадионном мире.

Развивая представления о сверхсветовых процессах, учёные стали интенсивно изучать многомерные пространства как возможную сферу распространения тахионов. Проникая своим мышлением в возможные миры, более широкие и многообразные, чем наш 3+1-мерный мегамир, они раскрывают этому мышлению новые горизонты. Потребность в рассмотрении пространств высшей размерности обусловливается нарушением макроскопической причинности при взаимосвязи брадионного и тахионного миров. Дело в том, что события брадионного и тахионного миров происходят как бы в разных измерениях. Причинная связь явлений может существенно нарушаться в весьма сильных гравитационных полях и при движении с большими ускорениями. Как уже говорилось, гравитационные поля чёрных и белых дыр могут влиять на связь причины и следствия. Под горизонтом событий, образуемым подобными объектами, брадионы становятся тахионами, тахионы – брадионами. В тахионной системе чёрная дыра брадионного мира оказывается белой, белая – чёрной, коллапс в одном мире оказывается антиколлапсом в другом.

Другим мостом между тахионным и брадионным мирами является, естественно, ускорение движения брадионов и замедление тахионов. Положение специальной теории относительности о невозможности достижения светового барьера обладает абсолютной непререкаемостью только в рамках нашего 3+1-мерного мегамира. Если же смотреть на этот процесс из расширенного пространственно-временного многообразия, то переход через световой барьер представляет собой всего лишь разновидность движения через горизонт событий, процесс, аналогичный «проваливанию» в чёрную дыру. К тому же чрезвычайно экзотичные взаимопревращения тахионов и брадионов могут появиться при движении в гравитационных полях чёрных и белых дыр типа Керра-Ньюмена, т. е. вращающихся и электрически заряженных. Таким образом, путь к чрезвычайно негеоцентрическому тахионному миру может пролегать через горизонты событий. Наш мир, – Метагалактика, – с этой точки зрения представляет собой лишь как бы одно сечение в многомерной Вселенной с комплексным пространством-временем. Это «сечение» изолировано от других систем в таком случае лишь макроскопически определённым способом движения, таким состоянием материи, при котором ограничено взаимодействие объектов и их проникновение в другие «плоскости» бытия.

А можно ли практически подтвердить или опровергнуть такую картину негеоцентрической Вселенной? Не суждено ли ей навеки оставаться умозрительной, экспериментально непроверяемой философской доктриной? Оказывается, уже сегодня можно предложить способы наблюдательной проверки новых представлений о Вселенной. Для этого как раз и следует проанализировать возможности наблюдательного проявления взаимопереходов между тахионным и брадионным мирами, а если рассуждать более общо – между областями пространства-времени, разделенными горизонтами. Такими проявлениями могут оказаться взрывы в нашей Метагалактике белых дыр, которые, выплескивая материю в нашу ограниченную область пространственно-временного многообразия, забирают её в результате коллапса из другой области. Белая дыра выходит из-под горизонта событий, переходя, согласно многомерной трактовке, из одного измерения в другое. Процесс антиколлапса при этом должен приводить к выделению колоссальной энергии в виде вспышки в различных диапазонах электромагнитных воли. Поиск и изучение белых дыр, а также их следствий в нашей Метагалактике может дать нам знания о материи внеметагалактических миров. Такими следствиями могут оказаться мощные всплески космического гамма-излучения, кратковременные рентгеновские источники, квазары, гигантские пустоты в крупномасштабном распределении скоплений галактик и т. д. Энергия, выделяемая при космических катаклизмах типа белых дыр, в принципе может превышать все энергетические и вещественные «запасы» нашей Метагалактики. Поэтому для поиска проявлений других вселенных, как и для поиска проявлений внеземных цивилизаций, целесообразен поиск так называемых «космических чудес» – явлений, не укладывающихся в привычные рамки нашего геоцентрического «сечения» Вселенной.

Рассказывая выше об отонных мирах, мы ограничивались теми их них, что могут быть затеряны в безграничных просторах космоса далеко от Земли. Но не таятся ли они от нас не только в бесконечно большом, но и в бесконечно малом? Гипотезы о связи самого элементарного уровня материи и самых больших масштабов высказывались не раз. Уже древнегреческий философ Анаксагор говорил, что любая гомеометрия (т. е. по-особому понимаемая им элементарная частица бытия) содержит в себе свойства целой Вселенной. Подобная «многоэтажная Вселенная» в свете успехов атомистики XIX и XX веков казалась совершенно наивным представлением. Однако с появлением общей теории относительности появилось не только оправдание умозрительных представлений о частицах-мирах, но и теоретический фундамент, позволяющий описывать и конкретизировать для нас внутренние закономерности бытия подобных объектов.

Новый аспект, внесённый общей теорией относительности в проблемы связи элементарного и крупномасштабного, состоит, прежде всего, в геометризации пространства-времени. Искривление пространства-времени может быть настолько сильным, что определённые области, содержащие материю, оказываются замкнутыми сами на себя и отгороженными от других областей своей пространственно-временной геометрией. Вспомним хотя бы фридмановскую модель Метагалактики, которая будет замкнутой, если плотность вещества в ней окажется больше 10^-29 г/см². Если учесть, что для определения плотности использовано не всё вещество Вселенной, а значительная часть, существуя в виде «скрытой массы», нейтрино и т. д., может оказаться ненаблюдаемой, тo вполне возможно, что Мегагалактика действительно является именно такой, как её рисовал А. Фридман. Но если следовать этой логике, – а она с точки зрения наших сегодняшних знаний неопровержима, – могут существовать другие метагалактики, никак не связанные с нашей в четырёхмерном пространстве-времени. Говорить о внешних размерах такого мира и о взаимном отношении различных миров друг к другу можно, но лишь представляя их вложенными в пространство-время более высокой размерности. Замкнутые миры, внутри которых справедливы уравнения Фридмана, современные физики назвали фридмонами, и хотя в принципе законы поведения вещества в них могут сильно отличаться от фридмановских, это название укрепилось за всеми замкнутыми мирами. Исследования российских физиков М.А. Маркова и В.П. Фролова показали, что замкнутые миры не настолько уж недоступны, и могут «частично размыкаться». При этом они проявляют себя определённым образом для внешнего мира уже не в качестве макроскопических вселенных, а в качестве заряженных элементарных частиц. Их огромная масса для внешнего наблюдателя испытывает так называемый гравитационный дефект и оказывается равной одной стотысячной доле грамма, а их радиус, опять же с внешней «точки зрения», составляет приблизительно 10^-32 см. Первооткрыватель и «крёстный отец» фридмонов М.А. Марков ставит совершенно резонный вопрос: не являются ли все известные науке элементарные частицы различными видами фридмонов? Такой гипотетический микро-мега объект, связанный узкой горловиной с нашей Метагалактикой, представляет собой настоящее чудо негеоцентрической физики. Ведь и наша Метагалактика может оказаться элементарной частицей, используемой в экспериментах какого-нибудь трансметагалактического физика. Недаром В.С. Барашенков характеризует фридмоны как «самые диковинные объекты, созданные фантазией человека» (Барашенков В.С. Существуют ли границы науки. М.: Мысль, 1982, с. 77). По самому своему существу, фридмон представляет собой не только гибрид макро– и мегамира, но и гибрид строгой науки и безудержной научной фантазии.

В 1970 г. профессор К.П. Станюкович дал несколько иное изображение возможных полузамкнутых миров. Он назвал их планкеонами в честь пионера квантовой теории М. Планка. Такое название обусловлено тем, что их размер с точки зрения внешнего наблюдателя близок планковской длине – 10^-33 см. Учитывая огромные внутренние массы таких полузамкнутых миров, можно прийти к выводу, что подобные элементарные частицы заключают в себе грандиозную энергию, которая не идет ни в какое сравнение не только с термоядерной, но даже и с той, что выделяется при взрыве микро-чёрных дыр. Может быть, где-то во Вселенной и наблюдается выделение такой энергии, тем более что и в нашей Метагалактике колоссальные энерговыделения – не такая уж редкость. В 1973 г. Станюкович ещё усложнил свою теорию планкеонов. Основываясь на идее академика Амбарцумяна о сверхплотном «дозвёздном» состоянии вещества, он предложил концепцию эволюции Метагалактики, согласно которой продуктами первоначального взрыва явились именно планкеоны. Последующая эволюция Метагалактики должна была привести к иерархии планкеонов, различающихся между собой по массе на много порядков. Среди них – планкеон, равный по массе Метагалактике (10⁵⁵ г.), планкеоны, равные по массе звёздам, отождествляемым с квазарами или пульсарами (10³⁵ г.), планкеоны с некоей гипотетической промежуточной массой (10¹⁵ г.). (Станюкович К.П. Гравитационное поле и Метагалактика. – В кн.: Труды 5-го съезда ВАГО. – М.: Наука, 1973, с. 55–73).

Кстати, объекты массой около 10^-5 г. фигурируют и в теории фридмонов М.А. Маркова, в которой они представляют собой особые, максимальные по своей массе для внешнего наблюдателя частицы – максимоны. И планкеоны Станюкевича, и максимоны Маркова могут появляться как результат «испарения» чёрных дыр. Они разнообразят картину эволюции Метагалактики. Но главным значением фридмонно-планкеонных гипотез является мировоззренческое: физика микромира и Вселенной выступают в единстве, а привычное геоцентрическое разделение миров по их антропоцентрическим масштабам проявляет свою относительность и ограниченность. Возможным оказывается огромное многообразие вселенных. Если в нашей Метагалактике преобладающим на макроуровне является гравитационное взаимодействие, могут существовать метагалактики с сильным взаимодействием, антигравитирующие, тахионные, антивещественные и т. д.

Мы проникаем в своеобразный круг мироздания: уходя в микромир, мы попадаем в космические просторы, отправляясь во Вселенную, мы оказываемся в микромире. В начале 1980-х годов для микровселенных стали использовать теорию раздувающейся вселенной, оперирующей взятым из повседневной жизни термином «пузыри». Совокупность пузырей, как говорят, образует пространственно-временную «пену», а всё глобальное пространство-время Вселенной представляет собой сложное переплетение искривленных, расширяющихся, а кое-где и сжимающихся областей, соединённых между собой «кротовьими норами», «ходами» и т. д.

Обратимся теперь к этой теории, созданной усилиями российских (Л.Д. Линде, А.А. Старобинский) и американских (А. Гус и др.) астрофизиков. Привлекая в космологию известные из физики элементарных частиц закономерности, эта теория завоевала значительную и заслуженную популярность. Эта теория исходит, прежде всего, из попытки воспроизвести эволюцию Вселенной на самой ранней стадии её существования, в возрасте не более чем через 10^-35 секунды после её рождения в момент Большого Взрыва. Основная идея теории состоит в том, что в течение смехотворно малого времени после выброса из состояния первичной сингулярности – менее 10^-35 секунд – Вселенная расширилась чрезвычайно быстро, по экспоненциальному закону, т. е. буквально раздувалась. Оно и понятно: Большой Взрыв – самый бурный процесс из всех процессов в нашей Вселенной. За это время вселенная успевает раздуться до гигантского радиуса, который, как показывают расчеты, может на много порядков превышать размеры нашей Метагалактики. Потом расширение замедляется. Единственный гигантский «пузырь» оказывается неустойчивым, он лопается и распадается на множество более мелких, а эти последние по мере своего расширения порождают множество метагалактик, в том числе и нашу.

При этом происходит также перестройка вакуума, рождаются различные элементарные частицы. В связи со сценарием «раздувающейся Вселенной» получила признание гипотеза о вакуумном рождении вещества. Квантовая теория поля вполне допускает подобное рождение, а с философской точки зрения оно представляет собой не что иное, как превращение «ничто» во «всё», а затем из «всего» – в «нечто». Очевидно, что описанная вкратце картина раздувающейся Вселенной не противоречит космологии Фридмана-Леметра, лежащей в основе эталонной модели современной космологии, а лишь дополняет её для ранних стадий расширения. «Пузырящаяся» Вселенная только по видимости геоподобна. Она обогащает космологию оригинальными представлениями о комплексе метагалактик, которые вовсе не обязательно должны быть похожи на нашу Метагалактику.

В конце XX века на страницы физических журналов буквально хлынул поток работ, в которых размерность пространства-времени Вселенной представлялась значительно большей, чем 3+1. Некоторые физики рассматривают сегодня 256-мерные миры. В основе большинства этих построений лежит гипотеза Калуцы и Клейна, сформулированная в 20-х годах XX столетия, но практически забытая вскоре. Согласно этой гипотезе, дополнительные размерности проявляют себя лишь на чрезвычайно малых расстояниях, не более 10^-33 см. В макромире они практически не проявляются, но зато играют заметную роль на самых ранних стадиях эволюции Вселенной, еще до начала её раздувания.

Теория отонных миров позволяет внести в эти представления большее негеоцентрическое многообразие, чем теория раздувающейся Вселенной. Коллапс и антиколлапс материи в отонах открывают возможность перемещения материи с одного «листа» пространственно-временного многообразия на другой. И хотя терминология, использующая понятия «листов» пространства-времени, исходит из известного упрощения, привлекая для наглядности аналогию с двухмерной искривленной плоскостью обыкновенного листа бумаги, представление о многолистных многообразиях, т. е. геометрически иных мирах имеет огромное значение для изучения негеоцентрической Вселенной.

Получается «многолистное» пространство-время, каждому листу которого соответствует своя метагалактика, отделённая от другой горизонтами событий. Обосновывается и конкретизируется концепция множественности миров, преодолеваются представления о «тепловой смерти» Вселенной, эволюционных тупиках и т. д. Концепция отонных миров приводит к трансформации картины горячей раздувающейся Вселенной в картину Вселенной нетривиальной топологии. Отонная концепция идет в авангарде изучения негеоцентрической Вселеной. Она переворачивает наши взгляды на Вселенную подобно теории Коперника. И в то же время у учёных зреет убеждение в том, что даже самые передовые теории множественных миров охватывают всё же не всю Вселенную в целом, а только её ничтожную часть – Трансметагалактику.