Книга Бытия. Общая история происхождения - Гвидо Тонелли

большим запасом воды, окруженной и защищенной комфортабельной атмосферой и благоприятным магнитным полем – они, словно два магических покрывала, поглощают ультрафиолетовые лучи и защищают нас от разрушительных эффектов приходящих из космоса потоков элементарных частиц. Наша материнская звезда, Солнце, средних размеров, и расположена она в самой спокойной области нашей Галактики, на ее периферии. Вся наша Солнечная система медленно обращается вокруг центра Млечного Пути, расположенного на расстоянии двадцать шесть тысяч световых лет. Это, так сказать, безопасное расстояние, потому что именно там угнездилась чудовищная черная дыра Стрелец А* с массой, в четыре миллиона раз превышающей массу Солнца, способная разрушать тысячи звезд вокруг себя.

Если внимательно наблюдать за небесными явлениями, в которые непосредственно вовлечены кажущиеся неподвижными и спокойными космические тела, например звезды, то обнаружатся какие-то невероятные объекты и огромное количество вещества, ведущего себя самым эксцентричным образом.

Таковы пульсары, объекты тусклые и компактные, радиусом около десяти километров и массой, в два-три раза превосходящей солнечную. Миллиарды нейтронов удерживаются внутри такого объекта гравитацией, которая их связывает, стискивает и пытается раздавить, в то время как он сам вихрем вращается вокруг своей оси, производя сильнейшие магнитные поля.

Что уж тут говорить о квазарах и блазарах, сверхмассивных космических телах, окопавшихся в центрах некоторых галактик. О немыслимо массивных черных дырах, чьи массы в миллиарды раз превышают солнечную, способных поглотить все несчастные звезды, попавшие в их чудовищное гравитационное поле. Этот смертный танец, разворачивающийся вокруг них на протяжении миллионов лет, можно наблюдать с Земли, поскольку устремляющееся в бездну вещество, закручиваясь, разрушается и под конец испускает потоки высокоэнергетических частиц и гамма-лучей, которые регистрируются нашими детекторами.

Эти удивительные небесные тела, нейтронные звезды и черные дыры, становятся причиной большого числа страшных катастроф, охватывающих целые области “космоса”. Но сегодня их можно изучать с изумительной точностью, мы даже смогли увидеть, как они вошли в столкновение друг с другом, устраивая в пространстве-времени настоящий гравитационный шторм, отзвуки которого мы зафиксировали с расстояния в миллиарды световых лет.

Но чтобы понять, как хаос притворяется космосом, не надо смотреть так далеко. Достаточно понаблюдать с более близкого расстояния за поверхностью нашего Солнца. То, что нам представляется спокойной звездой, мирно наполняющей светом наши дни, вблизи оказывается сложной хаотической системой, образуемой бесчисленными термоядерными всплесками, конвекционными потоками, периодическими колебаниями колоссальных масс и струями плазмы, то тут, то там выбрасываемых сильными магнитными полями. Внутренность нашей звезды представляет собой поле столкновения титанических сил, битвы, длящейся много лет, победитель которой был объявлен заранее – это гравитация. По прошествии нескольких миллиардов лет, по мере истощения ядерного топлива, внутренние слои нашей звезды будут все больше подвергаться сдавливанию и сжатию, а сама она будет все больше разрушаться. Ее центральное ядро сожмется, а в это время внешние слои начнут постепенно расширяться и по очереди достигнут орбит Меркурия, Венеры, Земли, мгновенно испаряя их.

Вот так системы глубоко хаотические могут при взгляде издалека представляться упорядоченными и спокойными. То же относится и к другой крайности возможных наблюдений – в мире бесконечно малого.

Самая гладкая и спокойная из поверхностей при взгляде на нее изблизи немедленно обнаружит беспорядочный танец элементарных компонентов материи, которые флуктуируют, осциллируют, взаимодействуют и превращаются друг в друга в лихорадочном ритме. Кварки и глюоны, из которых состоят протоны и нейтроны, непрерывно меняют свое состояние, взаимодействуют друг с другом и с мириадами окружающих их виртуальных частиц. На микроскопическом уровне материя неукоснительно следует законам квантовой механики, в которых царят случай и принцип неопределенности. Ничто не стоит на месте, все кипит и переливается чрезвычайным многообразием красок и возможных состояний.

Но, обозревая одновременно большое число таких частиц, мы обнаруживаем, что, когда структуры становятся макроскопическими, механизмы, определяющие их динамику, приобретают почти магическим образом регулярность, устойчивость, упорядоченность и равновесие. Суперпозиция большого числа случайных микроскопических явлений, развивающихся во всевозможных направлениях, оборачивается устойчивыми и упорядоченными макроскопическими состояниями.

Наверное, это подходящий случай, чтобы ввести новую концепцию, позволяющую описать наше по-настоящему структурное наблюдение: космический хаос – таков должен быть истинный оксюморон, связывающий между собой эти две сущности Вселенной, состязающиеся и играющие в прятки. Это та игра, которую мы наблюдаем, пытаясь нащупать скрытые тропинки в мире элементарных частиц, но с ней же мы встречаемся, когда следим за тем, что происходит в сердце звезд или необъятных структур вроде галактик или галактических скоплений.

Чтобы понять рождение Вселенной, нам вместе с множеством других надо отбросить предубеждение относительно порядка. Нам предстоит путешествие, единственным проводником в котором может быть воображение, рождающее идеи настолько смелые, что в сравнении с ними самое фантастическое сочинение писателя-фантаста покажется банальным. Нам предстоит путешествие, в котором мы познакомимся с теориями, навсегда меняющими наши представления о мире до такой степени, что в конце его мы сами, возможно, не узнаем в себе тех, кем были раньше.

Пристегните ремни, мы начинаем.

В начале была пустота

Вначале была пустота – таким образом мы сразу дали ответ на труднейший из вопросов: а что было до Большого взрыва? Строго говоря, этот вопрос поставлен неправильно. Как мы скоро увидим, пространство-время выходит на сцену только вместе с энергией и массой, так что не было никакого до, никаких часов, которые бы тикали за пределами Вселенной, тогда еще даже не родившейся. И тем не менее для связности рассказа мы можем проигнорировать эту логическую трудность и перейти к сути.

Признав всю парадоксальность вопроса, а что было до того, как родилось время, мы вообразим себе существование в нуль-пространстве, из которого должно будет появиться все пространство; пусть наша фантазия позволит нам пренебречь тем фактом, что мы материальны и нам нужен воздух, чтобы дышать, и свет, чтобы видеть, – позволит нам вообразить, будто мы уже были там, где не было и следа ни материи, ни энергии, готовясь присутствовать при рождении всего на свете и увидеть его своими глазами.

Перед нами простирается пустота, вакуум, совершенно особая физическая система, которая, несмотря на название, откровенно вводящее в заблуждение, совсем даже никакая не пустота. Законы физики наполняют вакуум виртуальными частицами, что рождаются и исчезают в случайном ритме, принося с собой поля с энергиями, значения которых непрерывно колеблются около нуля. Каждый может взять энергию в долг в огромном вакуумном банке и вести существование тем более эфемерное, чем больше размер долга.

Из этой системы, из этих флуктуаций может родиться вдруг материальная Вселенная, которая поначалу все та же пустота, но в этой пустоте внезапно начинаются волшебные метаморфозы.