Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство - Ирина Львовна Радунская

Дирак обратили внимание на странное совпадение ряда чисел, возникающих при исследовании микромира и макромира. Такое совпадение обнаруживается при сравнении между собой некоторых величин, полученных при независимом изучении этих столь далеких одна от другой областей. Удивительным было и то, что отношения многих величин, кажущихся совершенно несвязанными между собой, приводят (точно или с небольшими погрешностями) к одному и тому же колоссальному числу 1040 или к небольшим степеням этого числа.

Мы уже приводили некоторые величины, за пределами которых теряют силу известные нам физические законы. Напомним их. Это планковская длина 10— 33 см и планковское время 10-43 с. Современная наука не может гарантировать, остаются ли пространство и время непрерывными там, где существенную роль приобретают еще более малые интервалы длины и времени. Заметим, что планковское время равно времени, которое затратит свет на прохождение планковской длины.

Первое странное совпадение, которое имели в виду Эддингтон и Дирак, возникает, если сравнить возраст Вселенной (около 1010 лет, то есть около 3 1017 с) с временем, нужным свету для того, чтобы пересечь ядро атома (10-2 4 с). Его называют «ядерным временем». Их отношение приблизительно равно 1040. В свою очередь отношение «ядерного времени» (10-24 с) к планковскому времени равно приблизительно 1020, то есть корню квадратному из «магического» числа 1040.

Это число можно назвать магическим потому, что оно появляется во многих других случаях, но никто не знает, почему оно возникает. Например, отношение возраста Вселенной к планковскому времени близко к (1040)3/2– Число ядерных частиц внутри современного горизонта равно (1040)2. Время жизни типичной звезды в 1040 раз больше «ядерного времени», а сила гравитации в атоме водорода в 1040 раз слабее электромагнитных сил, действующих внутри этого атома.

Во все процессы, включающие взаимодействие вещества и электромагнитного поля, входит численный коэффициент, получивший название коэффициента тонкой структуры.

Эта величина была впервые обнаружена при подробном исследовании структуры оптических спектров атомов, что и объясняет ее наименование. Она равна почти точно 1/137. Аналогичная величина для силы гравитации равна приблизительно 10-40.

Имея в виду странное совпадение многих величин, характеризуемых одним и тем же колоссальным числом 1040, Дирак в 1938 году написал: «Можно предположить, что такое совпадение является следствием некоторой глубокой связи в природе между космологией и атомной теорией».

Хочется подчеркнуть, что Дирак, принадлежащий к крупнейшим ученым современности, проявил в этой фразе глубокую уверенность в познаваемости природы. Верным оказалось и его предвидение. Свойства космоса и элементарных частиц, как мы видели выше, действительно связаны единством взаимодействий, управляющих всем материальным миром.

В противоположность мнению Дирака, сторонники антропного принципа утверждают, что эти и другие странные совпадения чисел, характеризующих свойства природы, являются случайными. Но, говорят они, можно проверить и убедиться в том, что отклонения от этих совпадений повлекли бы за собой столь существенные изменения свойств природы, что в ней не могли бы возникнуть условия для существования людей.

Одни из них говорят: в принципе возможны и другие вселенные с другими магическими числами, но там нет людей, способных изучать природу.

Другие говорят: совпадение чисел не случайно — это предусмотрено творцом природы, богом. Но промысел божий непостижим, поэтому не следует искать смысла в таких совпадениях.

Но большинство ученых исходят из того, что природа познаваема, что цель науки — познание природы, выявление сути природных явлений и процессов, использование полученных знаний на благо человечества.

Там, где сторонники антропного принципа видят случайность или непознаваемость, физика, астрофизика и космология обнаруживают для ученых-материалистов очередной стимул к познанию, усматривают вопрос, требующий исследования.

Многие ученые пытались выяснить основы единства природы. Интерес к этой проблеме возбуждается и тем, что космология накладывает жесткие пределы на целый ряд характеристик, от которых зависит эволюция Вселенной.

Пожалуй, самым впечатляющим доводом сторонников антропного принципа являлось ограничение на плотность вещества в начале фридмановского расширения Вселенной. Конечно, речь идет не о бесконечной плотности в недоступный момент начала этого расширения, когда вся Вселенная была сжата в бесконечно малом объеме.

Мы уже знакомы с этим ограничением: самым ранним моментом, о котором мы можем судить, является планковский момент времени: 10-43 с. Для того чтобы современный радиус видимой Вселенной был не менее 1028 см, что соответствует данным астрономов, средняя плотность массы Вселенной не должна в планковский момент времени превосходить критическую плотность на 1055 от величины критической плотности. Если эта величина превзойдена, то расширение Вселенной уже давно должно было прекратиться и она уже давно должна была сколлапсировать. Это произошло бы задолго до того, как возникли современные звезды и планеты, а значит, и жизнь современного типа. С другой стороны, если бы средняя плотность вещества Вселенной в планковский момент была меньше критической плотности в столь же ничтожное число 10-55 раз, то расширение Вселенной происходило бы много быстрее и средняя плотность вещества в ней стала бы исчезающе малой, прежде чем могли возникнуть звезды и планеты и жизнь современного типа.

Существует еще несколько подобных жестких ограничений. Одно из них — ограничение массы типичных звезд, составляющих большинство во всех галактиках. К ним принадлежит и наше Солнце. Стоит массе звезды превзойти определенную величину, как звезда будет сиять ярким голубоватым светом. Астрономы называют такие звезды голубыми гигантами. Если же масса звезды немного меньше этой величины, она будет небольшой красноватой звездочкой — красным карликом. Подсчеты показывают, что масса звезды тесно связана с комбинацией постоянных величин, определяемых соотношением величины гравитационного взаимодействия и величины электромагнитного взаимодействия. Мы знаем, что внутри атомов величина гравитационного взаимодействия в 1040 раз слабее электромагнитного взаимодействия.

Удивительно: стоит этому отношению немного увеличиться (гравитационное взаимодействие чуть меньше или электромагнитное чуть больше) — и все звезды были бы голубыми гигантами. Стоит этому отношению немного уменьшиться — и все звезды были бы красными карликами.

Если бы природа не обеспечивала очень точного баланса, то не могло бы существовать Солнце, а вместе с ним и мы с вами.

Ученые до 1980 года не могли объяснить, чем обусловлена столь точная величина «стартовой плотности» Вселенной. Следуя Дираку, нужно было и в этом случае сказать, что такая «точная настройка» является следствием некоторой глубокой связи в природе, что задача ученых — выяснить природу этой связи, объяснить ее, исходя из фундаментальных фактов и непротиворечивых теорий.

Некоторые ученые, не видя возможности рационального объяснения совпадений ряда чисел или жесткой ограниченности величин других чисел, признают свое бессилие в выражениях, по существу признающих это результатом сознательной деятельности высших сил. Один из них, Дж. Барроу, пишет: «Многие наблюдения