ОСТРІВЦІ ПОСТІЙНОСТІ В ПОТОЦІ ЧАСІВ
Фізикам давно відомі величини, іменовані фізичними константами, або постійними. До них насамперед належить гравітаційна постійна - коефіцієнт пропорційності в загальновідомому законі всесвітнього тяжіння. Ще в XVIII столітті англійський фізик Кавендіш в експерименті визначив її чисельне значення. Від величини цієї постійної залежить взаємодія всіх космічних тіл, наша вага і багато іншого. Якби гравітаційна постійна раптово збільшилася, скажімо, в 10 разів, це призвело б до найбільш катастрофічних наслідків. Найбільші з нас стали б важити близько тонни, що стало б не під силу нашим кісткам. Ні ходити, ні стояти ми б тоді не змогли, а перебували б у лежачому положенні, чекаючи швидкої смерті від перевантаження. А кругом нас з гуркотом руйнувалися б дерева, ламалися крила птахів. Зростання тяжіння спалить земну кулю, що викличе бурхливі вулканічні виверження і землетруси.
Але найстрашніші катастрофи стануться в космосі. Земля зійде з нинішньої орбіти і кинеться до Сонця, а Місяць впаде на Землю. У Сонці зміниться характер термоядерних реакцій, і воно вибухне, як наднова зірка, що призведе до загибелі всієї Сонячної системи. Вибухи зірок за рахунок катастрофічного стиснення (колапсу) почнуться повсюдно, а це призведе до різкого зростання інтенсивності смертоносних космічних променів. Для ситуації, що склалася, «світова катастрофа» була б найбільш підходящим найменуванням.
Нічого хорошого не вийде і при зменшенні гравітаційної постійної в 10 разів. Звичайно, приємно стати вдесятеро легше, перестрибувати чотириповерхові будинки, без зусиль підніматися на високі гори. Але в іншому новий уявний світ навряд чи здасться затишним. Через ослаблене тяжіння Земля збільшиться в розмірах, її поверхня розтріскається, почнуться виверження вулканів і повсюдні землетруси.
Бурхливі річки перестануть бути бурхливими, навіть слабкі вітри стануть рідкістю, усюди утворюється задушливий смог.
Але і це не найстрашніше. Ослаблене тяжіння Сонця змусить Землю відлетіти від нього в холодні, безжиттєві простори міжзоряного простору. Така ж доля спіткає й інші планети. Втім, і саме Сонце втрачає роль джерела життя. Його світність зменшиться в мільйони разів, і воно згасне, як і безліч інших зірок. Космос стане похмурою темною крижаною пустелею, де не знайдеться місця для жодної живої істоти.
Отже, наш уявний експеримент з гравітаційною постійною призводить до висновку, що її реальна чисельна величина дивовижно підходить для людини.
Подібні уявні експерименти можна зробити і з іншими «світовими константами». До них, зокрема, належать газова постійна, заряд електрона, постійна Планка та багато інших. Всі їх можна, до речі сказати, зробити безрозмірними, про що детально розказано в цікавій книзі І.Л. Розенталя «Елементарні частинки і структура Всесвіту», «Наука», 1984.
У ній же розказано, що детальний аналіз ролі світових констант останнім часом призвів до вражаючого висновку: структура Всесвіту досить нестійка до чисельних значень цих постійних. Варто їх змінити всього в кілька разів, і Всесвіт зміниться настільки, що існування людини (та й взагалі життя) стане неможливим. У деяких випадках «чутливість» Всесвіту до зміни констант просто вражаюча. Так, наприклад, достатньо змінити так звану константу сильної взаємодії всього на кілька відсотків, щоб Всесвіт складався тільки з гелію, а більш важких елементів у ньому просто не було б.
Таким чином, факти говорять про те, що Всесвіт влаштований дивовижно зручно для людини. При трохи іншому наборі констант спостерігач не міг би і виникнути. У цьому полягає так званий «антропний принцип», вперше сформульований фізиками в 1961 році.
Чому Всесвіт такий зручний для людини?
ВСЕСВІТ У МНОЖИННОМУ ЧИСЛІ
Ймовірно, у читача виникло й інше питання: Якщо всесвіт такий нестійкий до численних значень світових констант, то чи не можуть ці константи раптом (або поступово) змінитися і Всесвіт стане неприйнятним для людини?
Були проведені найретельніші дослідження сталості постійних, і сьогодні з повною визначеністю можна стверджувати: у межах найвищої точності вимірювань жодна зі світових констант не виявила ознак будь-яких змін.
Вони дійсно виявилися острівцями незмінності і сталості в швидкоплинній річці часів.
Було б, звичайно, щонайменше наївним припускати, що Природа «вибрала» світові константи спеціально для нас.
Набагато природніше думати, що можливі й інші «всесвіти» з набором інших констант, причому, можливо, більшість з них не містять «спостерігачів». Як дотепно помітив ще багато років тому один видний радянський космолог: «Всесвіт такий, яким ми його бачимо тому, що інші Всесвіти не мають спостерігачів».
У сучасній науці все ширше поширюється ідея про множинність Всесвітів. Конкретно це можна уявити так.
Більшість сучасних астрофізиків поділяють ідею Фрідмана Ейнштейна про замкнутий і розширений Всесвіт [См.: Новіков І. Д. Еволюція Всесвіту, «Наука», 1983.]. Вона мислиться як певний аналог поверхні кулі, аналог чотиримірний, так як замкнутий Всесвіт - гіперсфера, тобто сфера в четвертому вимірі. Нам, тривимірним істотам, уявити це собі неможливо, але зрозуміти, про що йде мова, за аналогією зі звичайною кулею кожен у стані.
Так от, ніщо не заважає нам мислити, що в чотиримірному просторі існує безліч не пов'язаних між собою гіперсфер, кожна з яких (як і наш) з повною підставою може бути названа Всесвіту. Іноді всі ці гіперсфери називають Метагалактиками, а під Всесвітом розуміють взагалі все існуюче (так робить, наприклад, Н.Л. Розенталь). Термінологія тут поки не встановилася, і слідом за іншими авторами ми все суще будемо позначати словом «Мир».
Отже, Світ може бути набором безлічі гіперсфер з різними константами в нескінченному євклідовому чотиримірному просторі. Якоюсь подобою могло б служити безліч звичайних бульбашок на гладкій поверхні води.
Цілком мислими та інші, більш ускладнені варіанти безлічі Всесвітів. Звідки вони взялися?
Можна уявити собі фізичний вакуум, тобто особливе однорідне середовище, що заповнює простір (не обов'язково тривимірне). За нинішніми уявленнями вакуум - аж ніяк не порожнеча («відсутність всякої присутності»), а якесь середовище з найнижчим енергетичним станом. Вакуум здатний породжувати частинки речовини. Класичний приклад - народження пари позитрон електрон. Іноді таке народження відбувається під впливом зовнішнього енергетичного джерела, іноді ж спонтанно, тобто мимоволі.
Уявіть собі ряб на спокійній поверхні води. Щось подібне «рябі» виникає і у вакуумі при спонтанному народженні частинок. Відщеплюючись від вакууму, ця «рябина» може деколи перетворитися на щось схоже на наш Всесвіт. Зауважимо, що народження замкнутих, гіперсферичних Всесвітів, виявляється, не потребує привнесення у вакуум зовнішньої енергії. Відбувається це спонтанно, мимовільно, як якась флуктуація, тобто випадкове відхилення від якогось середнього положення.
Якщо все це так, то Світ можна уявити собі як якийсь вакуум великий (а може бути, навіть нескінченно великий) розмірності. Його спонтанні флуктуації народжують Всесвіти різних розмірностей з різними наборами світових констант. В одній з них живемо і ми і називаємо цей Всесвіт нашим. Про те, чи є інші населені Всесвіти і чи пов'язані вони яким-небудь чином з нашим, можна лише гадати. Одне безперечно - на авансцену сучасної фізики в останні два роки вийшла проблема виникнення нашого Всесвіту. Тим самим отримала визнання давня ідея множинності Всесвітів, і неосяжний матеріальний світ постав перед сучасним людством у всій своїй невичерпності.
ВИТРАТИ НЕСКІНЧЕННОСТІ
У тридцятих роках поточного століття великою популярністю користувався у нас в країні журнал «Хочу все знати». У ту пору багатьом це бажання здавалося цілком здійсненним.
Величезний потік всілякої інформації обрушується на сучасне людство. Щоб від неї був толк, інформацію треба осмислити, обробити і направити в русло практичного використання. А це далеко не просто.
Один час багато вчених думали (а деякі поділяють цю точку зору і тепер), що основні закони природи відомі, головне про Світ ми знаємо, і залишається уточнити деталі. Грандіозна картина множинності Всесвітів переконує у зворотному. Світ справді невичерпний і не тільки на рівні явищ, а й на рівні законів. З цієї причини наука ніколи не «закінчиться» і людству належить нескінченний шлях пізнання невичерпно складної реальності.
Загальновідомо, що кожна вирішена проблема народжує десяток нових. І це зрозуміло - чим більше коло знання, тим довша його окружність, тобто межа зіткнення з невідомим. Тому відбір інформації, що підлягає дослідженню, вже сьогодні став нагальною необхідністю.
За всю історію людства від Архімеда до другої світової війни на всі наукові дослідження було витрачено всього кілька мільярдів доларів. Сьогодні щорічно на науку витрачають 150 мільярдів доларів.
Давно вже існує безглузда ситуація, при якій вчені та інженери воліють самі вирішувати проблеми замість того, щоб в океані наукової інформації відшукувати, можливо, вже готові її рішення. Через це тільки в США збитки від повторних відкриттів становлять мільярди доларів на рік.
Але, з іншого боку, в сьогоднішньому світі щорічно видаються мільйони статей. У Бібліотеці імені В. І. Леніна є мільйони книг, ніколи не затребуваних жодним читачем.
Детально вся ця ситуація розглянута в прекрасній книзі В. С. Барашенкова «Чи існують межі науки?».
Зрозуміло, що найближчим часом, щоб не захлинутися в надлишку знань, треба змінити сам спосіб наукового пізнання. Для цього, крім широкого застосування ЕВМ, пропонуються, як про це пише В.С. Барашенков, і ряд інших заходів. Ймовірно, розвиток цивілізації піде шляхом якісного самозміни, а не загрожує бідами необмеженої експансії «вширь».
Але пізнання Світу ніколи не припиниться. Ще 2500 років тому давньогрецький філософ Анаксагор стверджував, що метою життя людини є теоретичне пізнання і свобода, що відбувається звідси. Невичерпності матеріального світу відповідає принципова можливість нескінченного його пізнання людиною. І на цьому шляху можна подолати всі «витрати нескінченності».
