Глава вторая

Как возникла наша Вселенная? Мнения расходятся

КОСМОНАВТЫ с восхищением фотографируют Землю, величественно проплывающую за иллюминатором космического корабля. «Это самые захватывающие моменты в космическом полете»,— сказал один из космонавтов. Но по сравнению с Солнечной системой наша Земля кажется песчинкой. Внутри Солнца поместился бы миллион таких планет, как Земля, и там все еще осталось бы свободное место! Имеют ли такие факты о Вселенной какое-либо отношение к нашей жизни и к ее смыслу?

Давайте «включим» воображение и совершим небольшое космическое путешествие, которое позволит нам увидеть Землю и Солнце такими, как они есть на самом деле. Наше Солнце — это только одна звезда из невообразимого множества звезд в спиральном рукаве галактики Млечный Путьa, а эта галактика, в свою очередь, лишь крошечная частичка Вселенной. Невооруженным глазом мы можем разглядеть на небе несколько слабо светящихся пятен, которые на самом деле являются другими галактиками, например, красивая и более крупная Туманность Андромеды. Млечный Путь, Туманность Андромеды и еще примерно 20 галактик удерживаются вместе гравитационным полем, образуя скопление галактик, и все эти галактики занимают только маленький участок пространства в гигантском сверхскоплении галактик. Вселенная содержит бесчисленное множество сверхскоплений, и это еще далеко не полная картина Вселенной.

Скопления галактик располагаются в пространстве неравномерно. При очень сильном увеличении они выглядят как тонкие ленты и нити, опоясывающие огромные, похожие на пузыри, пустоты. Некоторые скопления такие длинные и широкие, что напоминают Великую китайскую стену. Это удивляет тех, кто полагает, что наша Вселенная возникла сама собой в результате случайного космического взрыва. Один известный писатель делает в журнале «Сайентифик америкэн» следующее заключение: «Чем больше восхитительных подробностей мы узнаём о Вселенной, тем труднее объяснить с помощью простой теории, как все появилось».

Доказательства свидетельствуют о том, что было начало

Все звезды, которые мы видим, принадлежат к галактике Млечный Путь. До 1920-х годов эта галактика считалась единственной. Но, вероятно, вам известно, что впоследствии в результате наблюдений с помощью более мощных телескопов выяснилось, что это совсем не так. В нашей Вселенной по меньшей мере 50 000 000 000 галактик. Не 50 миллиардов звезд, а не менее 50 миллиардов галактик, в каждой из которых миллиарды звезд, подобных нашему Солнцу. Но научные взгляды 1920-х годов перевернуло даже не открытие ошеломляющего количества огромных галактик. Оказалось, что все эти галактики движутся.

Астрономы открыли нечто поразительное: когда свет, испущенный галактиками, проходил через призму, длина световых волн оказывалась больше, свидетельствуя о том, что галактики с огромной скоростью удаляются от нас. Чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется. Из этого следует, что Вселенная расширяется!b

Даже если мы не занимаемся астрономией ни на профессиональном, ни на любительском уровне, мы можем понять, что расширение Вселенной имело, вероятно, огромное значение для нашего прошлого, и, возможно, оно не менее важно для будущего каждого из нас. Что-то должно было начать этот процесс и при этом обладать силой, достаточной, чтобы преодолеть огромную гравитацию всей Вселенной. У нас есть все основания спросить: что могло быть источником такой гигантской энергии?

Хотя большинство ученых прослеживают историю Вселенной вплоть до того времени, когда она была очень маленькой и плотной (состояние, называемое сингулярностью), нам не уйти от основного вопроса, который астроном Бернард Ловелл сформулировал так: «Если в какой-то момент времени Вселенная была близка к состоянию сингулярности с бесконечно малым объемом и бесконечно большой плотностью, то мы вынуждены спросить о том, что предшествовало этому и что было за пределами Вселенной. [...] Мы сталкиваемся с проблемой Начала».

Это подразумевает существование не просто источника колоссальной энергии. Скорость расширения кажется очень точно выверенной, а для этого необходимы предвидение и разум. «Если бы Вселенная расширялась на одну триллионную быстрее,— сказал Ловелл,— то к настоящему времени во Вселенной исчезла бы вся материя... А если бы расширение происходило на одну триллионную медленнее, то уже приблизительно в первый миллиард лет существования Вселенной гравитационные силы заставили бы ее сжаться. И опять-таки, не было бы ни звезд-долгожительниц, ни жизни».

Попытки объяснить начало

Могут ли специалисты сегодня объяснить происхождение Вселенной? Многие ученые, которым трудно примириться с мыслью, что Вселенная создана высшим разумом, строят гипотезы о том, что Вселенная возникла из ничего в результате какого-то процесса. Кажется ли вам это разумным? Обычно такие гипотезы представляют собой некую разновидность теории, впервые выдвинутой физиком Аланом Гутом в 1979 году (модель раздувающейся Вселенной)c. Однако впоследствии д-р Гут признал, что его теория «не объясняет, как Вселенная появилась из ничего». Д-р Андрей Линде высказался более определенно в статье, опубликованной в журнале «Сайентифик америкэн»: «Объяснение этой первичной сингулярности — где и когда все началось — по-прежнему остается крепким орешком для современной космологии».

Если специалисты не могут объяснить возникновение и раннее развитие Вселенной, то не следует ли нам обратиться за разъяснением к другим источникам? Действительно, у нас есть веские причины рассмотреть доказательства, которым многие не придают значения, но которые могут помочь нам разобраться в этом вопросе. К таким доказательствам относятся точные измерения четырех фундаментальных взаимодействий, определяющих все свойства и изменения материи. При упоминании о фундаментальных взаимодействиях некоторые могут смущенно подумать: «В этом разберутся только физики». Но это не так. Нам стоит рассмотреть основополагающие сведения, потому что они влияют на нас.

Точная регулировка

И в бескрайних просторах космического пространства, и в невероятно крохотных объемах атомных структур проявляются четыре фундаментальных взаимодействия. Эти взаимодействия влияют на все, что нас окружает.

Если бы эти четыре взаимодействия во Вселенной не были так точно отрегулированы, то не могли бы существовать химические элементы, необходимые для нашей жизни (в частности, углерод, кислород и железо). Мы уже упоминали об одном из этих взаимодействий — гравитационном. Второе взаимодействие — электромагнитное. Будь это взаимодействие слабее, электроны в атоме не удерживались бы вокруг ядра. «Так ли уж это важно?» — спросят некоторые. Важно, потому что атомы не могли бы соединяться друг с другом и образовывать молекулы. И наоборот, если бы это взаимодействие было сильнее, электроны не могли бы оторваться от ядра атома. Тогда стали бы невозможны химические реакции между атомами, а значит, стала бы невозможна жизнь. Одного этого уже достаточно, чтобы понять, что наше существование и наша жизнь зависят от точной регулировки электромагнитного взаимодействия.

Посмотрим на это в масштабах космического пространства: малейшее изменение электромагнитного взаимодействия повлияло бы на Солнце и изменило бы силу света, достигающего Земли, из-за чего стал бы затрудненным или невозможным фотосинтез в растениях. Это также могло бы лишить воду ее уникальных свойств, которые необходимы для жизни. Опять-таки, наша жизнь зависит от точной регулировки электромагнитного взаимодействия.

Не менее важна и интенсивность электромагнитного взаимодействия по отношению к интенсивности трех других фундаментальных взаимодействий. Например, по расчетам физиков, это взаимодействие должно быть в 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (10⁴⁰) раз больше гравитационного. Казалось бы, практически ничего не изменится, если добавить к этому числу еще один ноль (10⁴¹). Тем не менее это вызвало бы пропорциональное уменьшение гравитационного взаимодействия, и вот что говорит д-р Рейнхард Бройер о последствиях, к которым бы это привело: «Будь гравитационное взаимодействие слабее, звезды были бы меньше, и давление, оказываемое гравитацией на внутренние части звезд, не смогло бы поднять их температуру до уровня, необходимого для реакции ядерного синтеза: Солнце не могло бы светить». Можете себе представить, что это означало бы для нас!

Ну а если гравитационное взаимодействие было бы пропорционально больше, так что в этом числе было бы всего 39 нулей (10³⁹)? «Даже при таком ничтожном изменении,— продолжает Бройер,— резко сократилась бы продолжительность существования такой звезды, как Солнце». А другие ученые считают, что эти взаимодействия отрегулированы еще точнее.

Длительная эффективность работы и стабильность — это два превосходных качества нашего Солнца и других звезд. Рассмотрим простой пример. Известно: чтобы двигатель автомобиля работал эффективно, должна соблюдаться определенная пропорция между топливом и воздухом; поэтому для достижения оптимального режима работы двигателя инженеры создают сложные механические и компьютерные системы. Если это так в случае с простым двигателем, то что можно сказать об эффективном «горении» звезд, например, нашего Солнца? Основные задействованные в этом силы точно отрегулированы, оптимально рассчитаны для поддержания жизни. Случайно ли возникла такая точность? В древности одному человеку, которого звали Иов, был задан вопрос: «Знаешь ли ты уставы неба, можешь ли установить господство его на земле?» (Иов 38:33). Ни один человек не может сделать это. Так откуда же взялась такая точность?

Два ядерных взаимодействия

Структура Вселенной подразумевает гораздо больше, чем точную регулировку только гравитационного и электромагнитного взаимодействий. На нашу жизнь влияют еще два физических взаимодействия.

Они действуют в ядрах атомов и свидетельствуют о продуманности. Рассмотрим сильное взаимодействие, которое «связывает» друг с другом протоны и нейтроны в атомном ядре. Благодаря такой связи образуются различные химические элементы: легкие (такие, как гелий и кислород) и тяжелые (такие, как золото и свинец). Если бы это связывающее взаимодействие было слабее всего на 2 процента, то существовал бы, вероятно, только водород. И наоборот, если бы это взаимодействие было чуть-чуть сильнее, существовали бы только более тяжелые элементы, но не было бы водорода. Повлияло бы это на нашу жизнь? Если бы во Вселенной не было водорода, у Солнца не было бы топлива, чтобы излучать жизнедающую энергию. И конечно же, у нас не было бы ни воды, ни пищи, ведь водород является их важной составной частью.

Четвертое из рассматриваемых нами взаимодействий называется слабым взаимодействием и управляет радиоактивным распадом. Это взаимодействие также влияет на термоядерную активность Солнца. «Это взаимодействие тоже точно отрегулировано?» — возможно, спросите вы. Математик и физик Фриман Дайсон объясняет: «Слабое [взаимодействие] в миллионы раз слабее ядерных сил. Оно слабо ровно настолько, насколько необходимо, чтобы водород в Солнце горел с маленькой и постоянной скоростью. Если бы слабое [взаимодействие] было сильнее или слабее, то снова оказалось бы под угрозой существование любых форм жизни, зависящих от звезд, подобных Солнцу». Да, благодаря точно отрегулированной скорости горения водорода Земля остается теплой, а не раскаленной, и мы можем жить.

Кроме того, ученые считают, что слабое взаимодействие играет определенную роль во взрывах сверхновых, которые, по мнению ученых, служат механизмом создания и распространения большинства химических элементов. «Если бы эти ядерные взаимодействия были хоть немного не такими, как они есть, звезды не могли бы создавать элементы, из которых состоим мы с вами»,— объясняет физик Джон Полкинхорн.

Говорить можно еще много, но вы, вероятно, уже поняли суть. Эти четыре фундаментальных взаимодействия отрегулированы с поразительной точностью. «Во всем, что нас окружает, мы, похоже, видим доказательства того, что природа знала, как все нужно делать»,— написал профессор Пол Дейвис. Да, благодаря точной регулировке фундаментальных взаимодействий могут существовать и работать Солнце, наша прекрасная планета, на которой есть необходимая для жизни вода, столь нужная для жизни атмосфера и огромное разнообразие жизненно важных химических элементов. Но задумайтесь: почему и откуда появилась такая точная регулировка?

Идеальные параметры Земли

Для нашего существования точность нужна также и в других сферах. Возьмем, к примеру, размеры Земли и ее положение в Солнечной системе. «Где был ты, когда Я полагал основания земли?.. Кто положил меру ей, если знаешь?» — эти вопросы, заставляющие человека вспомнить о смирении, записаны в библейской книге Иов (Иов 38:4, 5). Сегодня, как никогда раньше, эти вопросы требуют ответа. Почему? Потому что были сделаны поразительные открытия, касающиеся Земли, в том числе ее размеров и положения в Солнечной системе.

Нигде во Вселенной не нашли планеты, подобной нашей Земле. Правда, некоторые ученые указывают на косвенные доказательства того, что вокруг отдельных звезд движутся по орбитам объекты, которые в сотни раз больше Земли. Однако размеры Земли идеально подходят для нашего существования. В каком смысле? Если бы Земля была чуть больше, ее гравитация была бы сильнее и в атмосфере накапливался бы легкий газ водород, который не мог бы преодолеть притяжение Земли. Тогда атмосфера была бы непригодна для жизни. А если бы Земля была чуть меньше, то необходимый для жизни кислород улетучился бы в космическое пространство, а находящаяся на поверхности вода испарилась бы. В любом случае, мы не могли бы существовать на Земле.

Кроме того, Земля находится на идеальном расстоянии от Солнца, а это очень важно для создания благоприятных условий для жизни. Астроном Джон Барроу и математик Фрэнк Типлер изучали «отношение радиуса Земли к расстоянию до Солнца». Они пришли к выводу, что «если бы это отношение слегка отличалось от существующего», то жизнь людей на планете была бы невозможна. Профессор Дейвид Блок отмечает: «Расчеты показывают, что если бы расстояние от Земли до Солнца было всего на 5 процентов меньше, то примерно 4 миллиарда лет назад на Земле начался бы неудержимый парниковый эффект [перегрев Земли]. С другой стороны, если бы расстояние от Земли до Солнца было всего на 1 процент больше, то около 2 миллиардов лет назад на Земле началось бы неуправляемое оледенение [покрытие большей части земного шара огромными пластами льда]» («Our Universe: Accident or Design?»).

Точность проявляется также и в том, что каждые сутки Земля делает оборот вокруг своей оси, и это именно та скорость, которая необходима для поддержания на планете умеренных температур. Венера делает оборот вокруг своей оси за 243 дня. Только представьте, если бы точно так же вращалась и Земля! Из-за таких долгих дней и ночей температуры на планете были бы экстремальными, и мы не выжили бы.

Еще один важный момент — это путь Земли вокруг Солнца. Кометы движутся по сильно вытянутым эллиптическим орбитам. К счастью, с Землей дело обстоит иначе. Ее орбита почти круговая. И это опять же предохраняет нас от смертельно опасных экстремальных температур.

Не следует забывать и о положении нашей Солнечной системы. Если бы она находилась ближе к центру галактики Млечный Путь, то воздействие гравитации соседних звезд изменило бы орбиту Земли. И наоборот, если бы Солнечная система располагалась на самом краю галактики, то ночью на небе почти не было бы звезд. Свет звезд не так уж важен для жизни, но разве не украшают звезды наше ночное небо? К тому же, основываясь на современных представлениях о Вселенной, ученые высчитали, что на краях Млечного Пути не хватило бы химических элементов, необходимых для образования такой солнечной системы, как нашаd.

Закон и порядок

Вероятно, вы на собственном опыте знаете, что со временем все выходит из строя. Каждому хозяину известно: все, что остается без присмотра, ломается или перестает слаженно работать. Ученые называют этот принцип «вторым началом [или законом] термодинамики». Действие этого закона мы наблюдаем каждый день. Брошенный новый автомобиль или велосипед превращается в лом. Оставьте без присмотра дом, и он разрушится. А как же Вселенная? Этот закон применим и ко Вселенной. Тогда можно подумать, что порядок во Вселенной со временем превратится в полнейший беспорядок.

Однако во Вселенной этого, похоже, не происходит — к такому заключению пришел профессор математики Роджер Пенроз, когда изучал степень беспорядка (или энтропии) в обозримой Вселенной. На основании таких изысканий можно сделать логический вывод: с момента возникновения Вселенной и по сей день в ней царит порядок. Как отметил астрофизик Алан Лайтман, «то, что Вселенная была создана настолько высокоорганизованной,— загадка» для ученых. Он добавил, что «любой космологической теории, которая претендует на успех, придется в конце концов объяснить эту загадку энтропии»: почему Вселенная не пришла в хаос.

В действительности наше существование противоречит этому известному закону термодинамики. Тогда почему же мы живем на Земле? Как уже говорилось, это основной вопрос, на который мы хотим получить ответ.

[Сноски]

[Рамка, страница 15]

Попытка сосчитать звезды

По оценкам, в галактике Млечный Путь насчитывается более 100 000 000 000 (100 миллиардов) звезд. Представьте себе энциклопедию, в которой каждой из этих звезд отводится одна страница, например, информации о Солнце и о нашей Солнечной системе в такой энциклопедии была бы посвящена одна страница. Сколько потребовалось бы томов, чтобы описать все звезды Млечного Пути?

Говорят, что если бы эти тома были средней толщины, то энциклопедия не поместилась бы в нью-йоркской публичной библиотеке, а общая длина полок в этой библиотеке составляет 412 километров!

Сколько времени заняло бы изучение этих томов? «Чтобы перелистать эти тома со скоростью одна страница в секунду, понадобилось бы более десяти тысяч лет»,— говорится в одной книге («Coming of Age in the Milky Way»). Но звезды, составляющие нашу галактику,— это лишь крохотная доля звезд в 50 000 000 000 (50 миллиардах) галактик, которые, по оценкам ученых, существуют во Вселенной. Если бы в энциклопедии отводилась одна страница для описания каждой из этих звезд, то такая энциклопедия не поместилась бы на полках всех библиотек, существующих на нашей планете. «Чем больше мы узнаем о Вселенной,— говорится в книге,— тем больше понимаем, как мало мы знаем».

[Рамка, страница 16]

Ястров о начале

Профессор астрономии и геологии Колумбийского университета (США) Роберт Ястров писал: «Лишь немногие астрономы могли предвидеть, что это событие — внезапное рождение Вселенной — станет доказанным научным фактом, но наблюдения за небесами с помощью телескопов заставили их сделать такой вывод».

Затем Ястров высказался о значении этого: «Астрономическое доказательство Начала ставит ученых в неловкое положение: ведь они считают, что у каждого следствия должна быть естественная причина... Английский астроном Э. А. Милн писал: „Мы не можем делать никаких заявлений о том, как все происходило [в начале]; во время Божьего акта творения рядом с Богом не было ни наблюдателей, ни свидетелей“» («The Enchanted Loom—Mind in the Universe»).

[Рамка, страница 17]

Четыре фундаментальных физических взаимодействия

1. Гравитационное взаимодействие — на уровне атомов выражено очень слабо. Более заметно его влияние на большие объекты: планеты, звезды, галактики.

2. Электромагнитное взаимодействие — играет главную роль в притягивании протонов и электронов друг к другу, благодаря чему возможно образование молекул. Одним из проявлений силы этого взаимодействия является молния.

3. Сильное взаимодействие — «склеивает» протоны и нейтроны в ядре атома.

4. Слабое взаимодействие — управляет распадом радиоактивных элементов и эффективной термоядерной деятельностью Солнца.

[Рамка, страница 20]

«Ряд совпадений»

«Будь слабое взаимодействие немного сильнее, и не стал бы образовываться гелий; будь оно немного слабее, и почти весь водород превратился бы в гелий».

«Вероятность существования Вселенной, в которой есть какое-то количество гелия и в то же время происходят взрывы сверхновых, очень мала. Наше существование зависит от этого ряда совпадений, а также от еще более удивительного совпадения уровней ядерной энергии, предсказанного [астрономом Фредом] Хойлом. В отличие от всех предыдущих поколений мы знаем, как мы появились. Но, как и все предыдущие поколения, мы до сих пор не знаем — почему» («Нью сайентист»).

[Рамка, страница 22]

«Особые условия, существующие на Земле благодаря ее идеальным размерам, элементному составу и почти круговой орбите на идеальном расстоянии от звезды-долгожительницы, Солнца, сделали возможным накопление воды на поверхности Земли» («Integrated Principles of Zoology», 7-е издание). Без воды на Земле не возникла бы жизнь.

[Рамка, страница 24]

Верить только в то, что видим?

Многие разумные люди признают, что существует то, что они не могут видеть. По сообщению журнала «Дискавер» за январь 1997 года, астрономы зарегистрировали, как они заключили, примерно дюжину планет, двигающихся по орбитам вокруг далеких звезд.

«Пока о существовании новых планет известно только по тому, какие возмущения вызывает гравитация этих планет в движении звезд, вокруг которых они вращаются». Итак, видимое влияние гравитации дало астрономам основание для уверенности в том, что существуют невидимые для них небесные тела.

Косвенные доказательства — не непосредственные наблюдения — стали для ученых достаточным основанием, чтобы признать существование того, что они пока не могут увидеть. Многие из тех, кто верит в Творца, полагают, что у них есть такое же основание признавать существование невидимого.

[Рамка, страница 25]

Фред Хойл объясняет: «Чтобы избежать вопроса о сотворении, необходимо, чтобы вся материя во Вселенной была бесконечно старой, а этого не может быть. [...] Водород постоянно преобразуется в гелий и другие химические элементы... Как же тогда объяснить то, что Вселенная практически полностью состоит из водорода? Если бы материя была бесконечно стара, это было бы невозможно. Итак, мы видим, что то, в каком виде существует Вселенная, не позволяет отмахнуться от вопроса о сотворении» («The Nature of the Universe»).

[Иллюстрация, страницы 12, 13]

Как показано на примере спиральной галактики NGC 5236, наше Солнце (в рамке) — маленькая звезда в галактике Млечный Путь.

В галактике Млечный Путь свыше 100 миллиардов звезд, и это лишь одна из более чем 50 миллиардов галактик в исследованной Вселенной.

[Иллюстрации, страница 14]

Астроном Эдвин Хаббл (1889—1953) пришел к выводу: красное смещение далеких галактик указывает на то, что наша Вселенная расширяется, и, следовательно, она имела начало.

[Иллюстрации, страница 19]

Точная регулировка взаимодействий, управляющих Солнцем, создает именно те условия, которые необходимы для нашей жизни на Земле.