Vozmozhno li obrazovanie Vselennoi "iz nichego"?
<< O spontannom rozhdenii | Oglavlenie |
POSLESLOVIE
2 dekabrya 1987 g. skoropostizhno skonchalsya vydayushiisya sovetskii fizik akademik Ya.B. Zel'dovich. Ego 56-letnyaya neobyknovenno plodotvornaya nauchnaya deyatel'nost' ohvatyvaet takie raznorodnye oblasti, kak himicheskaya fizika, teoriya elementarnyh chastic, raboty po reaktivnomu, yadernomu i termoyadernomu oruzhiyu i - v poslednie 25 let - po astrofizike i kosmologii. Ochen' veliki zaslugi Zel'dovicha kak uchitelya molodyh uchenyh, avtora monografii, populyarnyh statei i obzorov.
Ob odnom iz nih *) osobenno umestno zdes' vspomnit', tak kak ego tema nedavno obsuzhdalas' na stranicah zhurnala **). Rech' idet o tak nazyvaemoi "relyativistskoi teorii gravitacii" (RTG), avtory kotoroi pytayutsya protivopostavit' ee obshei teorii otnositel'nosti Einshteina (OTO). Zel'dovich i Grishuk ubeditel'no pokazali, chto fakticheski rech' idet ob ekvivalentnoi formulirovke uravnenii teorii Einshteina, a ne o novoi teorii. V RTG vvoditsya, naryadu s iskrivlennym prostranstvom Rimana, vspomogatel'noe ploskoe prostranstvo. Odnako nepravomerno interpretirovat' velichiny, opredelennye v terminah etogo prostranstva, v kachestve nablyudaemyh. Nepravil'no utverzhdenie avtorov RTG o neodnoznachnosti vyvodov OTO. Neobosnovan i otkaz ot rassmotreniya inyh, chem u mira Minkovskogo, topologicheskih struktur prostranstva-vremeni, v chastnosti ot rassmotreniya kosmologicheskoi modeli zamknutoi Vselennoi. Imenno eta model' predstavlyaetsya naibolee pravdopodobnoi. Ona obsuzhdaetsya v dannoi stat'e Zel'dovicha.
Raboty Zel'dovicha v znachitel'noi stepeni sposobstvovali vozniknoveniyu novogo nauchnogo napravleniya, lezhashego na styke teorii elementarnyh chastic, astrofiziki i kosmologii. Vsya Vselennaya pri etom vystupaet v kachestve gigantskoi laboratorii (ili poligona) dlya proverki sledstvii sovremennyh teorii i gipotez o prirode elementarnyh chastic i prostranstva, v tom chisle v toi oblasti energii i masshtabov, kotorye poka nedostupny uskoritelyam.
Zel'dovich stavit zadachu postroeniya polnoi kosmologicheskoi teorii rannei Vselennoi, opisyvayushei samuyu pervuyu, "kvantovo-gravitacionnuyu" stadiyu rasshiryayusheisya Vselennoi i otvechayushei na vopros - kak voznikli kachestvennye i kolichestvennye osobennosti stroeniya Vselennoi, proyavlyayushiesya na bolee pozdnei stadii, pochemu Vselennaya imenno takova, kakoi my ee nablyudaem. Polnaya kosmologicheskaya teoriya glubochaishim obrazom svyazana s postroeniem edinoi teorii vseh sushestvuyushih vzaimodeistvii elementarnyh chastic, t. e. elektromagnitnyh, slabyh, sil'nyh i gravitacionnyh vzaimodeistvii; kak predpolagaetsya, takaya teoriya dolzhna vklyuchat' glubokii peresmotr predstavlenii o strukture prostranstva na tak nazyvaemom kvantovo-gravitacionnom masshtabe (eto masshtab poryadka 10-33 sm v prostranstve i poryadka 10-44 s dlya vozrasta Vselennoi), dlya kotorogo neobhodimo rassmatrivat' kvantovo-gravitacionnye effekty. Poka my lish' priblizhaemsya k ponimaniyu vseh etih samyh fundamental'nyh voprosov o Prirode. Est' mnogo idei, mnogo nadezhd, prodelana i delaetsya kolossal'naya rabota, no, veroyatno, eshe gorazdo bol'shii put' vperedi, mozhet byt', beskonechnyi...
Poslednyaya stat'ya Zel'dovicha, napisannaya, kak vsegda, ochen' zhivo, yasno i dohodchivo, vvodit chitatelya v etu volnuyushuyu, golovokruzhitel'nuyu problematiku.
Argumentaciya Zel'dovicha v stat'e sil'na i ubeditel'na. Vse zhe samo sostoyanie nashego znaniya segodnya takovo, chto nekotorye utverzhdeniya yavlyayutsya gipoteticheskimi, i ne isklyucheno, chto v deistvitel'nosti vse obstoit inache. Zel'dovich neodnokratno povtoryaet eto. Pozvolyu sebe so svoei storony dobavit' eshe neskol'ko zamechanii v tom zhe napravlenii.
V stat'e izlagayutsya predstavleniya, soglasno kotorym nablyudaemaya barionnaya asimmetriya Vselennoi (i "skrytaya" leptonnaya asimmetriya) voznikli na rannei (neravnovesnoi) stadii rasshireniya Vselennoi vsledstvie razlichiya svoistv chastic i antichastic i otsutstviya v prirode tochnogo zakona sohraneniya chisla barionov i leptonov. Pri etom kak by podrazumevaetsya, chto barionnaya asimmetriya imeet odinakovyi znak ne tol'ko v nablyudaemoi nami oblasti Vselennoi, a voobshe vo vsei Vselennoi. No na samom dele kazhetsya naibolee pravdopodobnym, chto razlichie svoistv chastic i antichastic samo nosit vtorichnyi harakter i voznikaet iz-za neustoichivosti v sisteme vzaimodeistvuyushih kvantovyh polei na rannei stadii evolyucii (rasshireniya) Vselennoi. Poetomu v raznyh oblastyah Vselennoi, prostranstvenno udalennyh drug ot druga i, veroyatno, ochen' bol'shih (milliardy svetovyh let), razlichie svoistv chastic i antichastic i, sootvetstvenno, barionnaya asimmetriya mogut imet' raznyi znak. Predpolagaetsya, chto v nablyudaemoi nami chasti Vselennoi est' tol'ko veshestvo, no gde-to "mnogo dal'she" lezhat antibarionnye oblasti (sostoyashie iz antiveshestva, v chastnosti iz antiprotonov, antineitronov i pozitronov). V zamknutoi Vselennoi summarnye ob'emy barionnyh i antibarionnyh oblastei, voobshe govorya, razlichny, i dazhe ne isklyucheno, chto vsya Vselennaya sostoit iz odnoi barionnoi oblasti. Podcherknem, chto vsya eta kartina sovershenno otlichna ot predpolagavsheisya ranee nekotorymi avtorami v ramkah modeli s sohraneniem barionnogo zaryada i prostranstvennym razdeleniem barionov i antibarionov pri pomoshi kakih-to neizvestnyh gipoteticheskih processov.
Drugoe zamechanie otnositsya k gipoteze pul'siruyushei Vselennoi. Bezuslovno pravil'no, chto v hode szhatiya Vselennoi mozhno ozhidat' ogromnoi neustoichivosti, narusheniya odnorodnosti i izotropii. No eto samo po sebe ne isklyuchaet vozmozhnosti v budushem beskonechnogo chisla pul'sacii (ciklov rasshireniya i szhatiya Vselennoi). Pri etom ne isklyucheno takzhe, chto sushestvuyut "vyravnivayushie" mehanizmy (tipa vyazkosti), i hotya by v nekotoryh pul'saciyah Vselennaya budet kachestvenno pohozhei na. nashu ("ne isklyucheno" oznachaet, chto my ne mozhem na tepereshnem urovne znanii ni oprovergnut', ni obosnovat' eti vozmozhnosti).
Ya pisal o pul'saciyah v budushem. No mozhno li predstavit' sebe takuyu model' Vselennoi, kotoraya privodit k beskonechnoi posledovatel'nosti pul'sacii, prodolzhaemoi i v budushee, i v proshloe! Povidimomu, sushestvuet po krainei mere odin variant. Rassmotrim prostranstvenno-ploskuyu beskonechnuyu Vselennuyu. Predpolozhim, chto v uravneniyah obshei teorii otnositel'nosti prisutstvuet chlen s tak nazyvaemoi kosmologicheskoi postoyannoi. Eshe Einshtein postuliroval v odnoi iz rabot nalichie takogo chlena s polozhitel'noi kosmologicheskoi postoyannoi. My predpolagaem, chto kosmologicheskaya postoyannaya otricatel'na, chto ekvivalentno "samoprityazheniyu" vakuuma i privodit k periodicheskim pul'saciyam Vselennoi. Pri etom, tak kak ob'em Vselennoi, radius ee krivizny i entropiya beskonechny, proishodyashii, soglasno vtoromu nachalu termodinamiki, rost entropii ne obuslovlivaet kakih-libo kachestvennyh razlichii mezhdu pul'saciyami.
Naibolee interesna rassmatrivaemaya v stat'e Zel'dovicha model' zamknutoi Vselennoi. V etom sluchae entropiya konechna i zakon ee vozrastaniya, po-vidimomu, isklyuchaet vozmozhnost' ekstrapolirovat' istoriyu Vselennoi v beskonechnoe proshloe. Odnako i tut sushestvuet "lazeika". Mozhno predpolozhit', chto chislovaya os' vremeni predstavlyaet soboi beskonechnuyu v obe storony pryamuyu, pri etom v odnoi ee tochke entropiya Vselennoi ravna nulyu. Dlya opredelennosti predpolozhim, chto v etot moment Vselennaya sushestvuet v vide ochen' malen'kogo zamknutogo ob'ema, naprimer trehmernoi sfery (predstavlyayushei soboi trehmernoe obobshenie izvestnoi vsem s detstva dvumernoi sfery). Nulevuyu entropiyu imeet, po opredeleniyu, vakuum.
V sovremennyh teoriyah polya (ob etom pishet Zel'dovich v svoei stat'e) vakuum mozhet sushestvovat' v neskol'kih sostoyaniyah: s ravnoi nulyu plotnost'yu energii - eto "obychnyi" vakuum, a takzhe s polozhitel'noi plotnost'yu energii i otricatel'nym davleniem - eto "lozhnyi" vakuum, obladayushii svoistvom "samoottalkivaniya". "Lozhnyi" vakuum neustoichiv i za nekotoroe vremya perehodit v "obychnyi" s obrazovaniem razlichnyh chastic i polei i sootvetstvuyushim uvelicheniem entropii. Poka "lozhnyi" vakuum sushestvuet, Vselennaya rasshiryaetsya po eksponencial'nomu zakonu, a tochnee, v okrestnosti nulevoi tochki - po zakonu giperbolicheskogo kosinusa. Vsya kartina kachestvenno simmetrichna otnositel'no nulevoi tochki.
Osobenno sushestvenno, chto entropiya avtomaticheski vozrastaet pri udalenii ot osoboi tochki v obe storony. Ved' entropiya, po samomu svoemu opredeleniyu, polozhitel'naya velichina! Takim obrazom, my imeem kak by dve nevzaimodeistvuyushie Vselennye, sushestvuyushie nezavisimo drug ot druga, s obratnym hodom vremeni v odnoi Vselennoi po otnosheniyu k drugoi. V 1967 g. ya opisal podobnuyu situaciyu, upotrebiv termin "povorot strely vremeni"***). Predpolagat' "rozhdenie" Vselennoi v takoi modeli, veroyatno, net neobhodimosti, no ono ne isklyucheno.
Vse eto ya pishu ne dlya togo, chtoby brosit' ten' na ideyu kvantovogo rozhdeniya Vselennoi v osoboi tochke vremeni, a chtoby ukazat' na bol'shuyu neopredelennost' v nashem ponimanii situacii. Eta neopredelennost' nosit gluboko principial'nyi dazhe filosofskii harakter. Filosofski ostrym yavlyaetsya, v chastnosti, vopros o tak nazyvaemom antropnom principe, ob'yasnyayushem osobennosti nashei Vselennoi tem, chto tol'ko v takoi Vselennoi mogla vozniknut' razumnaya zhizn', v otlichie ot beskonechnogo chisla drugih, spontanno voznikayushih "mertvyh" Vselennyh.
V stat'e Zel'dovicha pokazano, chto, po krainei mere, net prepyatstvii k kvantovomu rozhdeniyu Vselennoi so storony osnovnyh fizicheskih zakonov sohraneniya. Vselennaya pri etom dolzhna byt' zamknutoi (imet' konechnyi ob'em).
<< O spontannom rozhdenii | Oglavlenie |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Kosmologiya - spontannoe rozhdenie Vselennoi - zakony sohraneniya - fizika elementarnyh chastic
Publikacii so slovami: Kosmologiya - spontannoe rozhdenie Vselennoi - zakony sohraneniya - fizika elementarnyh chastic | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
