ГРИБ Андрей Анатольевич ( род. 1939)
Играйте в казино вавада и получайте ценные призы!
Андрей Анатольевич ГРИБ заведующий лабораторией теоретической физики им. А.А. Фридмана с 1992 г. Окончил физический факультет Ленинградского университета в 1961 г., аспирантуру, доктор физико-математических наук, академик РАЕН; 1964-1975 - ассистент кафедры на физическом факультете Ленинградского государственного университета; 1875-1982 - доцент на кафедре теоретической физики ЛИТМО; 1982-1992 - заведующий кафедрой высшей математики Санкт-Петербургского университета экономики и финансов; член президиума Российского гравитационного общества, член Международной ассоциации "Квантовые структуры", Американского математического общества, совета Европейского интердисциплинарного университета г. Парижа; читал лекции во многих университетах мира; основные научные достижения связаны с космологией и физикой элементарных частиц, впервые высказал идею о связи изменения вакуума при спонтанном нарушении симметрии в физике элементарных частиц и появлении ненулевой космологической постоянной.
Андрей Анатольевич ГРИБ: интервью
Новый конкурс от казино Рейтинг Казино
Играйте в казино вавада и получайте ценные призы!
Андрей Анатольевич ГРИБ (род. 1939) - академик Российской Академии Естественных наук, профессор, доктор физико-математических наук: Видео | .
ХРИСТИАНСТВО И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА
- Какую роль сыграло христианство в науке? - Последние триста лет существования человечества очень не похожи на предыдущие тридцать тысяч лет. Исследователи задают вопрос: что же произошло с человечеством? Откуда взялась техническая цивилизация? Техническая цивилизация сегодня как пожар охватила весь земной шар. Но в течение тридцати тысяч лет этого не было. И только последние триста лет мы наблюдаем это явление. Удивление состоит в том, что на самом деле с человеческим мозгом ничего не произошло. Мозг кроманьонца практически не отличался от мозга современного человека. Мы знаем, что мозг папуаса или мозг европейца не отличаются друг от друга, но тем не менее, опыт их жизни разный. Возникает впечатление, что нечто было внесено в человечество не на биологическом уровне, а на уровне культуры, на духовном уровне. И вот это нечто произошло две тысячи лет тому назад. Оно связано с христианством. Этот пожар, который начался триста лет тому назад, образовался в христианских странах и если бы не христианство, не было бы технической цивилизации, и мы не очень бы отличались от людей античности.
Возникает вопрос: почему это произошло и какую роль сыграло здесь христианство? Многие исследователи науки отмечают здесь следующие особенности христианства, отличающие их от других верований. Во-первых, это то, что называется демифологизацией, или десакрализацией природы. Человек в течение тридцати тысяч лет считал себя частью природы, поэтому в солнце он видел нечто одушевленное. Он жил словно в большом обществе, где была природа и были боги, скрытые за солнцем, за громом и молнией. Так жило человечество. Затем пришло другое отношение к природе. Суть этого отношения состоит в том, что природа сотворена, и священным является только один Бог. Более того, человек не есть полностью природа. В нем есть нечто не от природы, образ Божий. А это значит, что вся природа и вся вселенная может стать материалом для человека. Это явление, именуемое десакрализацией, имеет и отрицательный смысл, потому что в этом случае природа перестала быть священной. Но тут парадоксальным образом произошло еще и другое. Наряду с десакрализацией происходит подчеркивание священного в природе. Что же это за священный элемент? Христианство, основанное на Библии, стало говорить, что в природе существуют тайные законы. Так людям Израиля был дан закон, как жить, как себя вести; из этого же представления возникла мысль, что и звездам, планетам, и животным тоже даны какие-то законы. Но эти законы неизвестны и их надо разгадать. Эти два начала, соединение идеи десакрализации и священности как существования тайных законов привели к возникновению совершенно новой науки, которая началась в эпоху возрождения. Интересно, что перед возрождением, в период Средних веков, европейские страны воспитывались в языческой традиции. Многие годы происходило отвыкание от того, что ранее имело место в течение десятков тысяч лет. И вот когда это отвыкание произошло, возник пожар, который, начавшись в отдельных европейских странах, сегодня охватил весь мир. Почему это произошло?
Слова Евангелия говорят, что в начале было Слово, и Слово было у Бога, и Слово было Бог. То, что у нас переводится как Слово, по-гречески звучит как Логос, разум, смысл. То есть все, что в природе есть, наполнено разумом, смыслом. Эта идея была присуща не только христианству, но и Древней Греции, где также начиналась наука. Но заметим, что в Древней Греции наука не привела к технической цивилизации именно потому, что в ней не произошло процесса демифологизации, как это произошло в христианстве, соединения идей разумности мироздания и тайны Божественных законов. А современная наука привела к технической цивилизации.
Если далее говорить о развитии современной науки, надо сказать, что с самого начала ее создатели, Галилей в Италии, Кеплер в Германии, говорили о двух священных книгах. Одна священная книга – Библия, а другая – книга Природы. И здесь они следовали известному Посланию к Римлянам, где апостол Павел говорит, что невидимое Божие, его вечная сила и божество становятся видимыми при созерцании сотворенных вещей. То есть, созерцая сотворенные вещи, человек способен узнавать что-то о Боге. Это мысль о том, что созерцание природы есть созерцание некоего текста книги, написанной на особом языке (этот язык потом оказался языком математики). Если Библия писалась на древнееврейском и греческом, то идея Галилея и Кеплера состояла в том, что книга Природы написана на математическом языке.
Еще одно маленькое замечание, связанное с переворотом, произошедшим в эпоху ренессанса. Идея сосуществования тайных законов означала, что человечество перешло от уровня знания к уровню понимания. Чем отличается знание от понимания? Знанием обладают и животные, например, кошка знает, где находится молоко, куда можно спрятаться, если есть опасность. Понимание означает, что за внешними событиями спрятан закон. Ньютон открыл, что ложка, которая падает со стола, и Луна, которая движется вокруг Земли, и Земля, которая движется вокруг Солнца, – все они подчиняются одному и тому же закону – закону тяготения. Оказывается, чтобы достичь понимания, нужно разгадать некую тайну. Такое постепенное понимание тайны и есть движение науки.
- Как складывались взаимоотношения науки и христианства у самих создателей науки? - Галилей в письме своей знакомой герцогине Флоренции Христине писал, что, у Библии и Природы ему видится один и тот же Автор. Кеплер говорил еще более определенно. В своей книге «Гармония мира» он сказал, что «создавая нас по Своему подобию, Бог хотел, чтобы мы были способны воспринять и Его собственные мысли. Наше знание чисел и величин того же рода, что и Божие постольку, поскольку мы сможем понять хоть что-нибудь в течение этой бренной жизни». Кеплер называл себя священником Бога-Творца, хотя он не был священником. Более того, он говорил, что астрономы – это священники Бога-Творца.
Уже в первом тысячелетии люди, читая Евангелие, обращали внимание на слова, где Христос говорил своим ученикам: «Исцеляйте больных, воскрешайте мертвых». В этой связи однажды был интересный разговор. К одному византийскому святому подошел монах и сказал: «К нам пришел больной, мы молились, но он не выздоровел, что нам делать?» И тогда этот святой говорит: «А вы должны поискать лекарство для этого больного, создать больницу для него и для таких же, как он. Если сразу не дается исцеление, то Господь требует от вас деятельности». Сейчас эта деятельность – основа современной медицины. Молитвы людей 15 века во время эпидемии чумы были услышаны в 19 веке, когда была открыта сыворотка против чумы. Конечно, о воскрешении мертвых говорить пока рано, для этого биология должна разгадать одну из главных загадок происхождения живого из неживого. Самое простое создавать живое из того, что когда-то уже было живым. Сам импульс, который идет из Евангелия, импульс помощи больным, которые вокруг тебя, помощи в таком несчастье, как смерть, – этот импульс присущ науке. Это христианский импульс. Другой такой же импульс – слова Евангелия о том, что совершенен Отец ваш Небесный. То есть, если Отец Небесный знает, то и мы можем знать. Эту мысль можно проследить от Кеплера до ученых начала 20 века.
Галилей и Кеплер – люди 16 века. А вот что говорил Эйнштейн в 20 веке в статье «Религия и наука»: «ощущать ничтожность человеческих желаний и целей с одной стороны, и возвышенность и чудесный порядок, проявляющийся в природе и мире идей – с другой». Он начинает рассматривать свое существование как своего рода тюремное заключение. И лишь всю вселенную в целом рассматривает как нечто единое и осмысленное. Эйнштейн называл это космическим религиозным чувством. Он говорил, что во время своей работы над теорией относительности именно это чувство владело им. Это напрямую относится к познанию новых смыслов в окружающем нас мире, к чтению великой книги Природы. Какие новые откровения, послания мы еще там услышим?
– Насколько типично было отношению ученых к книге Природы как к тексту? – Вспомним слова Генриха Герца, одного из создателей современного радио: «Мы нашли текст, написанный рукой Бога». Поэтому связь с христианством в науке, как с начала ее основания, так и сегодня, очевидна. Это один и тот же источник. То, что две тысячи лет назад было внесено в человечество, не изменило его мозг, но изменило его дух, культуру, и эта культура привела к той технической цивилизации, которую мы сегодня наблюдаем.
– Каковы особенности современной науки в ее взаимоотношениях с христианством? – Мы говорили о двух книгах, Библии и книге Природы. Как складывались отношения между этими книгами далее? Эти книги пишутся и читаются на абсолютно разных языках. Если первая на древнееврейском и греческом, и изложена в представлениях людей того времени, то книга науки пишется на постоянно обновляющемся современной наукой языке. Тот язык, который мы сегодня используем, через тысячу лет будет казаться архаичным, также как нам кажутся архаичными некоторые библейские тексты. Поэтому то, что какие-то противоречия должны существовать между этими книгами, очевидно.
Остановимся на двух важных моментах. Конец 18 века, эпоха просвещения. В эту эпоху возникло представление, что все в природе описывается законами, все, что есть, имеет свою причину. Эту причину можно узнать. Возникло представление, которое выдвинул известный французский математик и механик Лаплас. Оно получило название «лапласовский детерминизм». Он говорил о том, что если знать все законы природы, то можно предсказать любое предстоящее событие во вселенной. Когда написанную Лапласом книгу прочитал Наполеон, между ним и Лапласом возник разговор. Наполеон сказал, что, читая его книгу, он не заметил упоминания о Боге. Лаплас ответил, что он не нуждается в этой гипотезе. Потому что если есть законы и вселенная существует вечно, то этого достаточно для объяснения мироздания. На что Наполеон, в свою очередь, возразил: «В таком случае мы не нуждаемся в вас».
Такое лапласовское представление существовало вплоть до 20 века. Эйнштейн как человек, не лишенный религиозного чувства, говорил, что для того, кто всецело убежден в универсальности действия закона причинности, идея о существе, способном вмешиваться в ход мировых событий, невозможна. То есть Эйнштейн, говоря о Боге, отрицал представления о личном Боге, в которых возможна молитва.
Далее произошли серьезные изменения. Эти изменения связаны с открытием новой области естествознания – квантовой физики. Английский астрофизик Артур Эддингтон сказал, что «религия стала возможна после 1927 года» (то есть после открытия квантовой механики). Что он имел в виду? В микромире квантовой механики было обнаружено, что в мире существует чистая случайность. Случайность, которая не есть непознанная необходимость. Лаплас говорил: то, что мы считаем случайным, есть следствие нашего незнания. В природе все связано между собой, всякому явлению есть причина, и есть закон, по которому эта причина переходит в следствие. Если бы мы знали все это, то могли бы предугадывать. В этом случае в природе не может происходить ничего необычного, неожиданного. А если что-то неожиданное происходит, то только потому, что мы не знаем всего.
В квантовой механике оказалось, что это не так. Даже если мы знаем все, существует чистая случайность. Это похоже на свободу воли: человек волен поступать так или иначе, и его поступок может ни от чего не зависеть. Такая чистая случайность была обнаружена в квантовой механике. Эйнштейн с этим не соглашался. Он считал, что квантовая механика несовершенна и ее нужно изменить. Он предлагал разного рода теории, по которым можно обойтись без чистой случайности. Уже после смерти Эйнштейна, благодаря работам Белла было-таки доказано, что такая чистая случайность действительно существует и что не существует никаких тайных причин, по которым частица или микрочастица предпочитает попасть в одну точку экрана, а не в другую. Таких причин не существует.
- Возникает интересное соотношение: детерминизм и случайность, закон и случай. Какое место занимает здесь присутствие чуда? - Согласно Лапласу и представлениям 18 века, чудо и всякая случайность – это результат невежества или шарлатанства, непросвещенности или жульничества, Как мы знаем, французская буржуазная революция была основана на этих идеях. Храмы крушились так же, как и при большевиках.
То, что происходит случайно для частиц, потом усиливается (есть такие физические явления, например, динамический хаос), и возникают случайные явления уже на нашем уровне, которые мы видим как случайные. Наиболее часто встречаемые здесь области – это болезни. Оказывается, что здоровье, болезнь тесно связаны на генетическом уровне. Потому что человек – это странное соединение микромира и макромира. Сегодняшняя биология начинает это понимать.
Но вернемся к словам Эддингтона, о том, что религия стала возможной после 1927 года. О какой религии идет речь? Он говорит о том, что случайное оказалось реабилитированным. Это значит, что если мы говорим о разуме, который скрыт во вселенной, то он проявляет себя не только в законах и закономерностях, но и в единичных событиях, а значит, возможна молитва. Молитва как обращение одной свободной воли, человеческой, к той высшей воле, которая скрыта за порядком вещей. Возникновение чуда как благоприятной случайности. О чем молится большинство женщин в церкви? О здоровье своих близких. О том, чтобы произошла эта счастливая случайность. Разумеется, не всякая случайность есть божественное действие. Но в любом случае факт реабилитации случайности – это изменение в современном мировоззрении. Это первое.
Второе, что позволяет ученым более серьезно относиться к христианскому откровению – например, в астрофизике, в космологии. Здесь уместно вспомнить открытие А.Фридмана, где оказалось, что наша вселенная скорее всего имела начало. То, что предшествовало вселенной, есть некое ничто, когда не было самого времени, не было понятия до-. Произошло возрождение старой идеи блаженного Августина, который говорил о том, что время и вселенная возникли одновременно. Когда в 1922 году было сделано это открытие о расширении и начале вселенной, Эйнштейн написал отрицательный отзыв на эту статью. Отзыв был несправедлив, в чем он сам потом признался. Но его мнение тем не менее сыграло отрицательную роль и работа Фридмана оказалась неизвестной. Когда открытие Хаббла подтвердило мысль, что вселенная действительно расширяется, Эйнштейн переменил свое мнение и согласился, что эта теория правильная.
- Влияет ли конфессиональная принадлежность на научные изыскания? - Идеалом науки является полная объективность. Это значит, что никакие собственные предубеждения не должны влиять на сам результат. Это требует от ученого определенной аскезы, отказа от предварительного мнения.
- Как могут складываться взаимоотношения науки и религии сейчас? – Мы начали разговор с положительного образа науки, поскольку религия действительно, возникла в связи с христианством. И в то же время, говоря о книге Природы, которая читается и сегодня, нужно отметить вот что. Во-первых, эта книга еще не прочитана нами. Мы прочли из нее очень мало. Нам предстоит узнать много нового и неожиданного. Но иногда возникает опасность взять этот текст и его обожествить, сделать его сакральным и сказать, что это и есть последнее слово. Тогда возникают катастрофы. Опять же, это происходило во времена Французской революции, когда людей приучали жить с помощью гильотины. Похожая ситуация «во имя науки» наблюдалась и в Октябрьскую революцию.
- Что происходит сейчас, в 21 веке, во взаимоотношениях между откровением Природы и Божественным откровением? - Вспомним В. Розанова, который говорил: «Есть ли в природе разум? Да, есть. Есть ли в природе красота? Да, есть. Но есть ли в природе жалость? Звезды жалеют ли? Мать – жалеет. Значит, она превыше звезд». Но можно сказать не только о жалости матери. Основная молитва в храмах – «Господи, помилуй». Это значит, что человек, произносящий эти слова, подразумевает, что сверху может идти жалость, милосердие. И это очень важно.
Знает ли сегодняшняя наука о жалости и милосердии во вселенной? Исследования в астрофизике показывают, что если бы в самые первые доли секунды вселенная расширялась со скоростью, отличающейся от той, с которой она расширялась миллионы лет назад, то людей не было бы. Оказывается, что углерод, из которого мы состоим, создавался внутри звезд при очень больших температурах из более легких элементов, из протонов и ядер гелия. При больших температурах атомные ядра гелия, бериллия дают углерод. Чтобы возник человек, должно образоваться нужное количество углерода. Должен наступить резонанс, то есть вероятность этого процесса может быть велика. Но если бы углерод появился, он столкнулся бы с другим гелием и получился бы кислород, а углерод исчез. И вот если бы чья-то рука чуть отодвинула бы вниз этот резонанс по образованию кислорода, то оказалось бы, что в температурах, при которых образуется углерод, нет резонанса для кислорода. Он образуется при меньших температурах. И поэтому углерода оказывается достаточно для того, чтобы при взрыве могло быть выброшено внешнее пространство, а потом в будущем в нем сконструировалось человеческое тело.
Это называется антропный принцип космологии и интерпретируется так: во вселенной с самого начала присутствует забота о будущем человека. Малейшая ошибка здесь чрезвычайно важна. Означает ли это, что космос наполнен заботой о человеке? Пока это поэзия. Но все-таки движение в эту сторону происходит. Сегодня взаимоотношения между наукой и религией складываются так, что жалости и милосердия во вселенной мы не видим, и они присущи только человеку.
В будущем в таких взаимоотношениях могут возникать болезненные явления, когда научные данные могут использоваться как последнее слово и могут возникать псевдорелигии, охватывающие человечество. Способна ли выдержать такая надконфессиональная религия две тысячи лет? Скорее всего, нет. Вспомним эксперимент, который был поставлен в 20 веке. В Советском Союзе было дано доказательство правильности христианства от противного. Что такое доказательство от противного? Зачастую оно более сильное, чем прямое. Это значит, когда предполагается что-то противоположное. Например, возьмем христианство и заменим эту форму на противоположную. Посмотрим, может ли она продержаться две тысячи лет. Мы знаем, к чему привел этот эксперимент в нашей стране.
В нашем разговоре речь шла о физике и естественных науках. Но ведь можно рассуждать и о гуманитарных науках. Вспомним слова Евангелия «блаженны кроткие, ибо они наследят землю». Заменим эти слова на противоположные: блаженны хищные и наглые. Представим, что в руки таких хищных и наглых попадает атомная бомба. Продержится ли Земля хотя бы столетие? Современная технология, выросшая из христианства, не приведет к катастрофе только в том случае, если не хищные и не наглые будут управлять наукой. Источник: АЗБУКА ВЕРЫ Православная энциклопедия
Андрей Анатольевич ГРИБ: статьи
Новый конкурс от казино Рейтинг Казино
Играйте в казино вавада и получайте ценные призы!
КВАНТОВАЯ КОСМОЛОГИЯ
Участники: Андрей Анатольевич Гриб Михаил Леонидович Фильченков
Андрей Гриб: Сегодня мы будем говорить о квантовой космологии. Собственно, сама эта наука, квантовая космология, она пытается ответить на очень важный вопрос, который человечество волнует уже с давних пор. А именно, что такое начало Вселенной, если оно было, и что можно сказать об этом начале.
Но сначала я, может быть, расскажу об истории этого вопроса современной науки, имея в виду науку 20-го века. Первым человеком, который стал говорить о том, что у Вселенной, по-видимому, было начало, был создатель теории расширяющей Вселенной Александр Александрович Фридман. В 1922-м году он, работая тогда в Петрограде, опубликовал работу, в которой описал расширение пространства.
Это расширение пространства связано с некоторым особым решением уравнения Эйнштейна. И вот он нашел это решение. И тогда же в этой работе в 1922 году он сказал, что если это правильно, то у Вселенной было начало. И он думает, что это начало было где-то, примерно, порядка десяти миллиардов лет тому назад. Удивительным образом, сегодня мы считаем, что возраст Вселенной равен 13,7 миллиардов лет. Но во время Фридмана никаких данных об этом не было. И, собственно, само по себе это утверждение было некоей странной и удивительной догадкой.
Дальше история развивалась таким образом. Отношение к самой идее начала, с самого начала всей этой науки было разным и очень неоднозначным. Альберт Эйнштейн написал на работу Фридмана отрицательный отзыв. В этом отзыве он написал, что он считает, что этого решения не существует, и что у уравнения Эйнштейна есть только статические решения. После этого Фридман написал письмо Эйнштейну, где подробно объяснил свои выкладки но, однако, Эйнштейн это письмо не прочитал, и потом в Берлине друг Фридмана Крутков показал, наконец-то, Эйнштейну это письмо, и они вместе, Крутков и Эйнштейн, разобрали выкладки Фридмана и поняли, что все это правильно. Будучи честным человеком, Эйнштейн после этого опубликовал небольшую заметку в том же журнале – "Zeitschrift fur Physik" – это был главный международный физический журнал того времени, где он написал о том, что действительно такое решение, которое нашел Фридман, существует. И высказывание о том, что эта работа ошибочна, было неправильным.
Надо сказать, что работающий сейчас исследователь науки Стейчвэл написал о том, что первоначально в письме Эйнштейна было еще добавлено. Но я думаю, что это не имеет физического смысла. Это о второй его заметке, где он исправил свою ошибку.
Фридман в 1925 году умер в возрасте 37 лет. В возрасте, типичном для русских гениев. И после этого только скромная могила с православным крестом на Смоленском кладбище (в Петербурге) долгое время была единственным свидетельством о том, что он вообще существовал. Потому что в Советском Союзе вся эта теория расширяющейся Вселенной была объявлена идеалистической, и практически долгие годы ею никто не занимался.
Но все происходило в других местах. В 1927 году аббат Лемэтр, который был, с одной стороны, католическим аббатом, а с другой стороны – физиком, написал работу, в которой переоткрыл решение Фридмана уравнения Эйнштейна, описывающего расширяющееся пространство. Эту работу он опубликовал в бельгийском журнале, и потом он очень хотел показать ее Эйнштейну. Но, надо сказать, что встретиться с Эйнштейном было очень трудно. Но так как ему симпатизировала бельгийская королева, а королева интересовалась наукой, то королева знала Эйнштейна. И вот она способствовала тому, что произошла такая встреча между Лемэтром и Эйнштейном, она произошла в 1927 году в Брюсселе в такси. Эйнштейн ехал в такси, об этом рассказал человек, который знал секретаря Эйнштейна. И вот в этом такси произошла беседа.
Лемэтр спрашивал у Эйнштейна каково отношение Эйнштейна к этой работе. Эйнштейн сказал кратко: математика – правильно, но физика – какой ужас.
Потом дальше развивалось все это так. В 1929 году Хаббл увидел действительно красное смещение далеких галактик, которое следовало из теории расширения Вселенной. Эйнштейн, будучи физиком, признал, что такие нестационарные решения действительно имеют физический смысл. Однако тот же Лемэтр в 1930 году впервые опубликовал работу, где он стал говорить о начале Вселенной. В 1927-ом Лемэтр не говорил, а Фридман в 22-м году уже говорил об этом. Так вот, когда Лемэтр краткую работу опубликовал в Англии, поинтересовался мнением Эйнштейна, и Эйнштейн сказал, что "разговор о начале Вселенной связан с Вашей христианской догмой. Я в это не верю".
Дальше, в это время, именно в тридцатые годы, была короткая заметка, но только через три года Лемэтр опубликовал свою главную работу о первоатоме, где он изложил идею о том, что рождение Вселенной было квантовым.
Дело все в том, что Лемэтр очень интересовался уже тогда квантовой физикой, и у него была такая идея, что первоначально было нечто, что он назвал первоатомом. Этот первоатом взорвался или распался на множество мелких частиц, и за счет этого уже квантового процесса во Вселенной появилась не нулевая энтропия, которую он связывал, правда, с космическими лучами, тогда еще не было открыто реликтовое излучение. И вот, так сказать, появилась стрела времени. То есть, направление от прошлого к будущему. Эта идея Лемэтра была высказана им и опубликована, собственно говоря, только в 33-ем году.
Далее события развивались так. Первоначально отношение к теории расширяющейся Вселенной, а значит и к проблеме начала времени, было, вообще говоря, не положительным еще и потому, что Хаббл неправильно определил постоянную Хаббла тогда. Наблюдения были не очень точны, и расстояния до далеких галактик определялись неправильно. Он ее определил, как 500 километров в секунду на мегапарсек, и тогда оказалось, что возраст Вселенной меньше возраста Земли. Любой нормальный человек спрашивал: о какой же теории Вы говорите. И эта ситуация продолжалась практически до 60-х годов, когда научились гораздо точнее мерить расстояние. Выяснилось, что постоянная Хаббла совсем не 500 километров в секунду на мегапарсек, а меньшая величина. Порядка 65, как сейчас считают.
Но окончательным решением проблемы можно считать 1965 год, когда Пенроузом и Хокингом в Англии была доказана теорема, что если Вселенная расширяется и если в этой Вселенной материи удовлетворяют обычным условиям, так называемым уравнениям состояния, то у Вселенной обязательно в прошлом было начало. Эта теорема называется теоремой о сингулярности. И вот этот момент, можно сказать, – это момент, когда было установлено, что действительно Вселенная – совсем не то, что о ней думали. Что идея вечной во времени Вселенной, которую мы сейчас видим, эта идея, по всей видимости, должна быть оставлена.
Надо заметить, что у нас в стране еще в 80-х годах все студенты в университетах, институтах изучали диалектический материализм, в котором черным по белому было написано, что Вселенная вечна и бесконечна. И никаких разговоров о том, что когда-то было начало, не велось. Но это история вопроса, может быть, Михаил Леонидович сейчас добавит исторических фактов.
Михаил Фильченков: Я хотел начать с того, что еще до Фридмана, в 17-м году, после того как Эйнштейн создал общую теорию относительности, он предложил модель стационарной Вселенной. И, собственно, поэтому он и возражал Фридману.
Но буквально в это же время де Ситтер – это голландский астроном – предложил тоже нестационарную модель, но без сингулярности. Под сингулярностью подразумевается некое такое состояние с бесконечной плотностью, где и кривизна обращается в бесконечность. Это решение описывало как бы пустой мир, но с постоянной кривизной. И вот этот пустой мир, с постоянной кривизной, получил название Вселенной с космологической постоянной. Как космологическая постоянная она выражается через эту постоянную кривизну.
Расширение – то, о котором говорил Андрей Анатольевич, но не упомянул – какой закон расширения, получил Хаббл, в смысле, Хаббл зарегистрировал только факт расширения. А вот что получил конкретно Фридман: все масштабы растут с течением времени по степенному закону. То есть, Хаббл наблюдал зависимость скорости удаления галактик от расстояния. Она оказалась линейной. А вот сами масштабы в зависимости от времени растут по степенному закону.
Если у вас, допустим, есть какое-то излучение, скажем, электромагнитное, то закон – корень квадратный из времени. А если другая какая-то материя, то другой закон. Но закон степенной. То есть, расширение достаточно медленное. А в модели де Ситтера, т.е. с космологическим членом, расширение по экспоненте, т.е. гораздо более быстрое. Поскольку это была модель пустой Вселенной, то есть галактики там были как некие пробные частицы, которые просто движутся, но не определяют динамику этого расширения (динамику определял так называемый космологический член в уравнениях Эйнштейна), то после того как было получено решение Фридмана, которое описывало динамику, определяемую материей, наполняющей Вселенную (галактики, излучения и так далее), то, конечно, от модели де Ситтера быстро отказались, потому что она ничего реального не описывала.
Это продолжалось некоторое время. А вот приблизительно начиная с 60-х годов, стали обращать внимание на эту модель. И она попала в учебники, скажем, есть знаменитые книги по гравитации, допустим, Томан. Там уже это решение упомянуто.
Но, в общем, вторую жизнь этому решению дал ленинградский ученый Эраст Борисович Глинер. Он в 65-м году предложил такую модель, в которой Вселенная расширяется сначала быстро, то есть по экспоненте. То есть, как бы пустая Вселенная, потом переходит на стадию расширения вещества.
Вот то, что описывал в своей модели Фридман. Но, правда, причина этого перехода была не ясна. И поэтому работы Глинера сначала, в общем, не очень были встречены положительно научной общественностью.
Он еще в 70-м году опубликовал работу. Где-то в конце 70-х годов – в начале 80-х, были еще работы Старобинского, Мостепаненко, потом дальше Гута.
Через некоторое время выяснилось, что это, по-видимому, какое-то скалярное поле, которое и описывается этим космологическим членом. В результате определенных процессов, которые происходят во Вселенной, когда скалярное поле сильно осциллирует, начинает рождаться материя – эти самые частицы, излучение, которые потом определяют динамику Вселенной в модели Фридмана. И заслуга Глинера заключалась в том, что он предложил этот сценарий. Потому что, собственно, он использовал решение де Ситтера. Ну и, кроме того, он считал, что и конечная стадия гравитационного коллапса приводит к этому решению де Ситтера, то есть внутри черной дыры не сингулярность, а этот вакуум, описываемый космологическим членом.
Кроме того, когда было предложено решение де Ситтера, то сразу из него следовало, что теоремы о неизбежности сингулярности не работают в силу того, что так называемое сильное энергетическое условие (то есть, что давление должно быть больше, чем некая величина отрицательная), для космологического члена не выполняется. И поэтому теоремы Хокинга-Пенроуза о неизбежности сингулярности в таком сценарии не работают.
Андрей Гриб: Хорошо, я теперь скажу о том, какой же картина в космологии сегодня представляется нам после этих открытий.
Дело в том, что иногда открытие Фридмана сравнивают с открытием Коперника. Я бы сказал, что оно неким образом является антикоперниковским. Во-первых, потому что Коперник, в действительности, просто возродил точку зрения Аристарха Самосского в Греции, который уже говорил о том, что Земля вращается вокруг Солнца. Кроме того, мы знаем, что кроме Коперника был Джордано Бруно, после которого возникла некоторая определенная модель Вселенной, которая весьма популярна была в 19-м веке и в начале 20-го.
Что это за точка зрения? Эту точку зрения Лемэтр, один из создателей космологии, назвал кошмаром бесконечности. Суть этого кошмара состоит в следующем. Если человек 19-го века смотрел на звездное небо, то он смотрел на некую непонятную для него бесконечность. Это пространственная бесконечность. Если человек задавал себе вопрос – кто я, откуда я, то он не мог на это ответить, потому что если сзади бесконечное время, этот вопрос бессмысленный. Вы ничего не можете объяснить, если время существования Вселенной бесконечное, если сзади вас бесконечное прошлое. И вот именно это назвал Лемэтр кошмаром бесконечности.
Человек, который начинает понимать, что он конечное существо, окружен, с одной стороны, бесконечностью пространственной и бесконечностью временной, чувствует полную беспомощность, что бы то ни было объяснить. Вселенная нам представляется чем-то похожим на бесконечный супермаркет, в котором разложено множество каких-то вещей. Одна из этих вещей – земной шар с человечеством на нем. А есть какие-то другие вещи, но все это бесконечно и все в этом смысле является нерациональным и, как Лемэтр говорил, просто кошмарным.
Какой же образ возникает, если мы на самом деле считаем, что у Вселенной было начало и, кроме этого, что наблюдаемая Вселенная занимает конечный объем, как это утверждает космология. Конечно, за наблюдаемой Вселенной может быть какой-то процесс, но все равно мы его наблюдать не можем. Вот эта Вселенная выступает сегодня как удивительным образом организованное целое.
Можно задать такой вопрос: о чем могли бы рассказать атомы нашего тела? Допустим, я смотрю на свой палец. И если бы эти атомы могли говорить, что бы они мне рассказали о моем рождении? Во-первых, надо начать с того, что каждый из нас имеет в действительности возраст ни двадцать, ни тридцать, ни шестьдесят даже лет, ни семьдесят лет, а 13,7 миллиардов лет. Потому что если мы спросим, а как родился я, если под этим "я" понимать эту структуру из элементарных частиц атомов и атомных ядер, то нам расскажут следующую историю.
Сначала некоторым образом возникло пространство и время. Что это такое, об этом будет рассуждать квантовая космология. Однако это пространство было пустым. Впрочем, оно не совсем было пустым, а именно: если мы считаем, что была эра инфляции или де Ситтера, о которой сейчас только говорил Михаил Леонидович, это было пространство, наполненное особой пустой материей. И что любопытно, мы имеем некий комментарий книги Бытия в Библии. Если вы помните, там было сказано: в начале сотворил Господь небо и землю, земля же была безвидна и пуста. Так вот эта пустая материя безвидна, потому что света еще нет. Она пустая, потому что это вакуумное вещество. Это удивительно точное популярное выражение того, о чем мы сейчас говорим. Итак, ранняя Вселенная – это Вселенная пустая в смысле обычной материи и в ней нет света.
Затем возникает свет. Это тоже удивительный комментарий, потому что мы знаем, что после Земли безвидной, пустой было сказано "и да будет свет". До создания звезд. То, на чем споткнулся Смердяков в "Братьях Карамазовых", если мы вспомним. Когда он читал Библию, он прочитал, что сначала был создан свет, а потом звезды. Он сказал, как это может быть? Как может быть свет без звезд? После чего сказал, что не в правду все написано. Вот современные Смердяковы должны быть очень осторожны с книгой Бытия. Потому что мы вдруг обнаруживаем, что на самом деле сначала был свет, а звезды возникли потом.
Итак, ранняя Вселенная, что она собой представляла? Это был свет, и в ранней Вселенной возникли первые элементарные частицы. Этим занимались мы – я и моя группа, начиная с середины 60-х годов. Тогда мы занимались вопросом о рождении частиц в ранней Вселенной. Гравитационное поле ранней Вселенной было очень сильно. А физике известно, что сильное поле может рождать в основном пары – частицы и античастицы. И наши вычисления показали, что эти пары, если брать тяжелые частицы с особой массой, так называемое действительное объединение, действительно могут дать то самое число частиц, которое мы сегодня видим и наблюдаем в космологии. Это число называется числом Эддингтона-Дирака. То есть в ранней Вселенной не было этих частиц. Поэтому не было вблизи того, что называют началом Вселенной, не было бесконечной плотности вещества, потому что его просто не было. Оно возникло потом, это вещество. Оно возникло в виде элементарных частиц.
Что было далее. Далее были первые три минуты Вселенной, как объясняет Стивен Вайнберг в своей книге "Первые три минуты". Именно в это время произошли, возникли первые атомные ядра. Это были, конечно, легкие атомные ядра. Это был дейтерий, это был тритий, это был литий.
Потом, дальше был большой период – 300 тысяч световых лет – и после этого началось возникновение первых атомов, а далее возникли звезды, звезды и галактики. И, наконец, внутри особых звезд, сверхновых, возникли тяжелые элементы, в частности углерод, из которого составлено наше тело.
Мы когда-то в прошлом были внутри звезд. И поэтому, когда мы смотрим на ночное небо, мы можем задуматься. К сожалению, мы не видим сверхновых, которые вспыхивают, в основном, в других галактиках. Но если мы придем в хорошую обсерваторию, например, лаборатория САО на Кавказе, то нам их покажут, там почти каждый день регистрируют вспышки сверхновых в других галактиках.
Так вот, мы были внутри сверхновых, мы оттуда были выброшены. Мы дети этих звезд. И поэтому, глядя на это небо, мы не должны думать, что оно чужое. Мы там на самом деле когда-то были. Конечно, не мы, как здесь сидящие, но наши атомы, эти ядра, они там были, они оттуда, и они это помнят.
И потом, наконец, когда это было выброшено в пространство, на планете Земля началась биологическая эволюция, и возникло самое сложное образование во Вселенной, которое сегодня известно, это человеческий мозг. Поэтому Вселенная представляет сегодня удивительным образом рационально организованную целостность, когда от самого простого мы идем к наиболее сложному. И эту историю нам сегодня рассказывают.
Но теперь возникает главный вопрос: ну, а что такое, все-таки, самое начало? Что значит начало Вселенной, начало времени? Что об этом можно сказать? Первым этот вопрос, как мы знаем, задал блаженный Августин в пятом веке новой эры. Он в "Исповеди" обсуждает проблему того, что такое начало Вселенной. При этом он отвечает на такой вопрос, его спрашивали: а что делал Бог до сотворения Вселенной? На что блаженный Августин сказал: он создавал ад для тех, кто задает глупые вопросы.
Нужно сказать, именно это повторил Хокинг, кстати, не ссылаясь почему-то на блаженного Августина, хотя я это говорил Хокингу и Полу Дэвису в свое время, когда они сюда приезжали. Кстати, Пол Дэвис потом стал об этом говорить. Хокинг в своей книжке "Краткая история времени" говорит так, что, когда мы спрашиваем, а что было до начало Вселенной, то это тоже самое, что спрашивать, а что южнее Южного полюса? Просто понятие "до" теряет свой смысл до этой точки начала Вселенной. Есть только "после". Так же, как на Южном полюсе, если вы спросите, "а что южнее?" вам скажут: простите, но это вопрос глупый. Всё севернее. Блаженный Августин тоже так же на это отвечал. Если вдуматься в то, что он сказал.
Итак, начало Вселенной, как начало времени. Что это такое? Что мы можем об этом сказать? Если говорить о классической общей теории относительности, то мы тут обсуждали теорию Хокинга, а также идею Глинера и Гута, и дальше Линде о так называемой инфляционной космологии, где говорится о том, что Вселенная до стадии Фридмана расширялась более ускоренно – по закону экспоненты. Но все равно, и там возникает на самом деле этот вопрос. Вселенная расширялась. Но она расширялась от очень маленького объема, который соответствует планковским размерам. Для того чтобы говорить о том, что происходило на этих размерах, и знать, что такое точка начала, необходимо привлекать квантовую физику. Причем квантовую физику не только для того, что находится внутри Вселенной, но и для описания ее геометрии. Это квантовая гравитация.
Все, чем занимались мы, допустим, начиная с 69-го года, относилось на самом деле к квантовым процессам внутри Вселенной. Пространство-время, которое классическое, описывается классически в теории относительности. Здесь же этого недостаточно, если мы хотим пытаться ответить на вопрос: а что же такое само возникновение времени? А что мы вообще тут можем говорить, что значит возникновение времени, что за слово "возникновение", если мы говорим о чем-то, что есть возникновение времени, в котором всякое возникновение существует? Как ставить здесь вопрос? Об этом нужно рассуждать не только физикам и математикам, человек, задающий этот вопрос, должен быть еще и философом, чтобы понять, что же все-таки он спрашивает.
И вот квантовая космология, которая возникла где-то в середине 80-х годов, пытается ответить на этот вопрос, а именно, пытается описать раннюю Вселенную в рамках квантовой физики. И произошло введение понятия так называемой "волновой функции Вселенной". Михаил Леонидович довольно много занимается этой темой. Я думаю, он прокомментирует лучше эту ситуацию.
Михаил Фильченков: Но здесь я хочу вернуться назад. У Вас была передача "Квантовая гравитация", и я хочу немножко добавить, что же такое квантовая гравитация, а потом объяснить, что такое квантовая космология.
Проблема квантования в гравитации, в общем-то, довольно сложна, и нельзя сказать, что существует какая-то теория. Существуют просто различные подходы. То есть если рассматривать, скажем, какие-то слабые гравитационные поля на фоне почти плоского пространства Минковского, то тогда удобно провести такое квантование, которое обычно проводится в электродинамике.
Есть такая наука – квантовая электродинамика. Квантование электромагнитного поля дает фотоны. И соответственно такая же процедура, проделанная над слабым гравитационным полем, дает кванты гравитационного поля, которые называются гравитонами. В отличие от фотонов, они имеют спин 2. Сейчас просто невозможно в этой передаче это объяснить – это потребует много времени и может даже быть непонятно. Нужно только сказать следующее: эти гравитоны могут быть описаны в виде некоего тензорного поля.
Общая теория относительности вообще построена на тензорах, то есть уравнения Эйнштейна – тензорные уравнения. И для этого тензорного поля, если развивать такой формализм, как в квантовой электродинамике, оказывается, что возникают неустранимые расходимости. Как физики говорят, это теория неперенормируема, и, в общем, до конца ее построить не удается. Хотя, в принципе, какие-то простые задачи решать можно.
Скажем, у вас есть атом водорода, и есть какие-то переходы, и излучается, скажем, электромагнитное излучение, дипольное. Есть также квадрупольные переходы. И излучается электромагнитное излучение квадрупольное, и излучается гравитационное излучение.
Вы можете вычислить с помощью этого формализма, какое будет гравитационное излучение – как некий поток гравитонов. Такие простые задачки можно решить. Но до конца теория эта не строится. И когда пытались ее как-то улучшить, то оказалось, что есть следующие пути. Что нужно, во-первых, рассматривать уже пространство более высокого числа измерений, то есть, скажем, 11-мерное пространство, и там строится такая наука, которая называется супергравитацией.
И эта наука, она и дальше развивалась, и сейчас есть такой совершенно новый подход – это теория суперструн. В низкоэнергетическом приближении в рамках этих теорий удается устранить эти расходимости, правда, может быть, не полностью, но, во всяком случае, эта задача, в общем, как-то решается. Но эти теории выходят за рамки нашей передачи.
Я о них говорить не буду. А я хочу сказать еще об одном подходе, который оказался довольно плодотворным.
Это когда вы рассматриваете гравитацию не как некое физическое поле, скажем, электромагнитное поле или какое-нибудь поле сильных взаимодействий, или слабых, а когда вы рассматриваете ее с точки зрения общей теории относительности. То есть гравитацию рассматриваете как некую геометрию. И будет квантование не поля, а квантование геометрии в целом. И тогда окажется, что это квантование проще. По крайней мере, идейно проще, чем квантование полей. То есть оно напоминает то квантование, которое мы имеем в нерелятивистской квантовой механике.
И это направление, в котором такой подход реализуется, получило название квантовой геометродинамики. Она была разработана в 60-х годах, в основном, Уилером и ДеВиттом. Основное уравнение в этом подходе – это так называемое уравнение Уилера-ДеВитта.
И оказалось, что это уравнение Уилера-ДеВитта очень похоже на уравнение Шредингера – то уравнение, которое известно из квантовой механики. Только с одним исключением, что в этом уравнении энергия равна нулю. Потому что в этой теории не используется время. То есть вся теория строится только в трехмерном пространстве. Вы берете четырехмерный мир и делаете в каждый момент времени какие-то фотографии. И потом эти фотографии как-то комбинируете, а время не учитываете. Из этих фотографий, которые как бы отражают только геометрию мира, вы пытаетесь создать, как-то извлечь некую динамику. И эта динамика извлекается. То есть вы получаете уравнение типа уравнения Шредингера, решаете его и возвращаетесь по сути дела, как бы в лоно обычной квантовой механики. И там можно, в общем-то, очень много решить проблем, в частности, например, проблему рождения Вселенной.
Но есть еще важный момент – это то, что в 73-м году Фомин и Трайен предложили идею рождения Вселенной в результате некоей квантовой флуктуации. И оказывается, что это можно описать с помощью этого уравнения – типа уравнения Шредингера. Это было сделано сначала Виленкиным, а потом уже многими другими. В частности, волновая функция Вселенной, о которой упоминал Андрей Анатольевич, была предложена Хартлом и Хокингом. И в рамках такой модели решается задача о рождении Вселенной, как некотором процессе, аналогичном альфа-распаду. То есть у вас есть частица, она при распаде испускается в результате некоего туннелирования – классически запрещенного процесса, когда частица проходит под барьером. То есть это означает, что ее энергия меньше высоты барьера. Тем не менее, за счет квантовых эффектов она оказывается по другую сторону барьера.
Так вот Вселенная рождается точно так же, как это было установлено в данном подходе. И вероятность рождения Вселенной очень маленькая. По крайней мере, она, видимо, не больше, чем е в степени минус 10 в девятой степени (е – около 2,72). Что можно еще сказать?
Еще можно упомянуть следующую вещь, что весь этот аппарат, когда он применен к квантовой космологии, просто следует уравнению типа Шредингера. Я привел пример, как рождается Вселенная.
Есть интересный еще такой момент, что на примере модели Фридмана, математический аппарат сводится к следующему. У нас есть уравнения Эйнштейна. Пространство у нас однородное и изотропное, и вы сводите эти уравнения Эйнштейна, их, в общем-то, довольно много (десять), только к двум уравнениям. Одно из этих уравнений, выражает просто закон сохранения энергии: кинетическая энергия плюс потенциальная равняется полной энергии. И вот что получается из этого уравнения, переходя к обычной процедуре квантования, как мы это обычно делаем.
Здесь было много передач по квантовой механике: специфика квантования сводится к тому, что вы заменяете некие физические величины на операторы, то есть у вас есть, допустим, импульс, и вы заменяете его на оператор. Но что это означает? Это очень простая вещь. У вас есть корпускулярно-волновой дуализм, т.е. если у вас есть формула для энергии и есть формула для волны, и если вы отождествляете эти формулы, то оказывается, что импульсу соответствует некая операция дифференцирования по координате, умноженная на мнимую единицу.
И если проделать с уравнением Фридмана, которое выражает закон сохранения энергии, такую операцию, то есть заменить импульс в этом уравнении на оператор импульса, то вы получаете уравнение типа уравнения Шредингера. То есть оказывается следующая вещь, что вы исходите из уравнений Эйнштейна, а получаете уравнение квантовой механики. То есть это совершенно удивительная вещь. В этом, собственно, в квантовой космологии и заключается синтез общей теории относительности и квантовой механики, то есть вы "перевариваете" общую теорию относительности, превращая ее в квантовую механику.
Причем, интересно следующее: можно пойти и дальше. Лемэтр, которого некоторые называют отцом квантовой космологии, предложил первоатом, а после этого у Уилера, ДеВитта и Хокинга были такие высказаны идеи, что решение этого уравнения, типа уравнения Шредингера, может дать что-то типа атома водорода. Потому что у уравнения Шредингера одно из точных решений – это атом водорода. Так вот оказалось, что из этого уравнения Уилера-ДеВитта, примененного к квантовой космологии, можно получить решение, которое совпадает с решением для атома водорода, то есть то, что предлагал ДеВитт, уже реализовано математически.
Что еще можно сказать? Да, здесь еще есть вот некая проблема, о которой сейчас Андрей Анатольевич скажет. Я только сделаю анонс, что в такой постановке задачи, когда у вас энергия равна нулю, из уравнения Шредингера следует, что у нас нет времени, потому что, как я сказал, мы рассматриваем только трехмерные конструкции, и из них выводим какую-то динамику. А то, что у нас нет времени, это очень плохо, потому что это означает то, что, раз нет времени, значит, нет наблюдателя. А основная интерпретация квантовой механики, в общем-то, требует наличия наблюдателя. По крайней мере, в такой трактовке, которая дана, можно сказать, в "библии квантовой механики" – книге фон Неймана "Математические основы квантовой механики". Без этого построение теории невозможно, хотя не все разделяют эту точку зрения, но, по-видимому, все равно есть трудности. Как выйти из этого положения?
Предлагаются другие интерпретации. Скажем, в этой передаче обсуждалась так называемая многомировая интерпретация. Это, значит, что вы каждому измеренному значению какой-то величины ставите в соответствие какой-то определенный мир. То есть ты измерил одно значение, это было в одном мире. Измерил другое – в другом. Это следствие того, что в квантовой механике называется редукцией волнового пакета. Это то, что у вас есть, с одной стороны, волновая функция – это и есть некая суперпозиция разных состояний, но при измерении вы не измеряете все в суперпозиции, измеряете только одно состояние. То есть те величины, которые вы измеряете, являются собственными значениями, которые соответствуют этим собственным функциям. Только одна собственная функция и одно собственное значение. А куда остальные исчезают – неизвестно. И это называется процедурой редукции волнового пакета.
И для того, чтобы этого не было, вы, благодаря многомировой интерпретации, предлагаете, что каждое измерение происходит в каком-то другом мире. Это так называемый мультиверс, об этом Андрей Анатольевич скажет.
Я еще только хотел добавить, что, на самом деле, не всё так плохо. Когда вы рассматриваете квантовую космологию, например, рождение Вселенной, то оказывается, что после того как происходит туннелирование, которое соответствует рождению Вселенной (с очень малой вероятностью), волновая функция оказывается такой, что из нее можно вывести, какая будет зависимость масштаба расширения от времени, то есть возникает время. Оно запрограммировано в самой квантовой механике. То есть до того, как Вселенная родилась, не было времени. Но если вы знаете эту волновую функцию и берете ее на предельно больших, масштабных факторах, то из этой зависимости, точнее, из ее фазы, вы можете найти однозначно, как будет вести себя этот масштабный фактор в зависимости от времени. То есть у вас возникает время. Возникает, правда, некая трудность с наблюдателем. Об этом Андрей Анатольевич, конечно, подробно расскажет. Александр Гордон: Прежде можно еще один вопрос я задам. Вы говорите о маленькой вероятности флуктуации, в результате которой возникает Вселенная. А какое время при этом имеется в виду? Вероятность – за какое время?
Михаил Фильченков: А всё дело в том, что туннельный эффект происходит за нулевое время, потому что он происходит под барьером и. А. Гордон: То есть вероятность события за нулевое время.
Михаил Фильченков: Да. За нулевое, при туннельном эффекте никакого времени нет, оно возникает после.
А. Гордон: Да, спасибо, я получил информацию. Не понял, но получил информацию.
Андрей Гриб: За короткое время, которое осталось, я хочу о двух вещах сказать. Во-первых, можно ли получить какие-то наблюдательные следствия из квантовой космологии? Можно ли что-либо из этого увидеть? Грубо говоря, это такой вопрос: а можно ли увидеть само начало Вселенной? Кое-что на эту тему можно сказать.
Во-первых, из-за того, что скорость света конечна, мы понимаем, что когда мы видим далекие галактики, мы видим их в прошлом, потому что свет идет оттуда миллионы световых лет, значит, мы видим их такими, какими они были миллионы лет тому назад. Чем дальше в космос мы смотрим, тем дальше в прошлое мы смотрим. Но так как время существования Вселенной – это 13,7 миллиарда лет, то когда мы будем смотреть уже туда, на время, на расстояние этого типа, то есть 13, 7 миллиарда лет, то уже будем приближаться к самому началу.
Вот что сегодня имеется. Сегодня мы уже видим области с помощью реликтового излучения, где не было звезд и не было галактик. Мы уже видим ту область, где реликтовое излучение, которое сегодня для нас невидимо, оно только в радиодиапазоне, было в видимом диапазоне. Вселенная в это время не была похожа на ту, которая сейчас. Уже небо было не черным, оно было блистающим, как Солнце. Вся Вселенная была одним большим Солнцем. Но на самом деле не совсем Солнцем, потому что световое давление, как говорится, в этой ранней Вселенной было очень большим, намного больше, чем от Солнца.
Спрашивается, а можно ли пробиться через толщу этого огненного шара, как его называют, и посмотреть на самое начало? Ответ таков, что, вообще говоря, можно. Но это связано с гравитационными волнами. Гравитационные волны проходят через всё. Если мы научимся принимать гравитационные волны, мы сможем взглянуть в самое начало, когда возникало все то, что сейчас мы видим.
И вот тут есть проблема, о которой сказал Михаил Леонидович. Если таки-есть волновая функция Вселенной, то есть ли из этого какие-то общие следствия? Конечно, экспериментально наблюдаемых следствий оттуда пока особенно не видно, но очень важный момент – это то, как эта теория объясняет появление времени.
Эта теория с волновой функцией Вселенной приводит к очень необычному взгляду, взгляду, который соответственно мы называем блок Вселенной. Блок Вселенной – это значит, что события в пространстве и времени некоторым образом существуют, существуют, как таковые, события. И опять же можно вспомнить блаженного Августина и его "Исповедь". Он говорил: я думаю, что есть три настоящих – настоящее прошлых предметов, настоящее настоящих предметов и настоящее будущих предметов. Именно это утверждает блок Вселенной, теория блока Вселенной. Она говорит о том, что если есть волновая функция Вселенной, то на самом деле, некоторым образом, времени в смысле Ньютона нет. Он считал, что время существует как абсолютное время, даже когда нет никаких событий.
Здесь же утверждение обратное: есть событие, а время – это что-то, что упорядочит эти события. Но тогда это означает, что будущее существует так же, как настоящее. И так же, как прошлое. Эта точка зрения, вообще говоря, конечно, противоречит нашей идее становления. О том, что все-таки что-то становится в будущем, и что будущее – это множество возможностей. И квантовая механика вообще говорит о том, что, да, это так, по всей видимости. И тут.
А. Гордон: Блок Вселенной и детерминизм тогда просто неизбежен?
Андрей Гриб: Не обязательно детерминизм. Потому что в блоке Вселенной возможна такая вещь, что события существуют, но между ними не всегда есть такая связь, что вы можете из одного события предсказать будущее. В этом смысле это не означает детерминизма.
Но квантовая механика утверждает большее. Она даже утверждает, что свойства квантовых объектов вообще не описывается как событие в обычном пространстве. Это связано с проблемой, которую немножко затронул Михаил Леонидович, который сказал, что проблема, возникающая в квантовой космологии, это проблема наблюдателя. Обязательно должен был наблюдатель, чтобы было хоть что-то определенное, потому что вне наблюдателя определенного ничего нет. И в этом смысле, конечно, проблема наблюдателя в квантовой космологии сегодня не только не решена, но еще по-настоящему не поставлена. Хотя ясно, конечно, что если мы будем применять обычную копенгагенскую интерпретацию, то для того, чтобы даже Вселенная родилась, обязательно нужно, чтобы кто-то тогда уже ее наблюдал.
То есть мы опять приходим к еще одному комментарию книги Бытия, где сказано: вначале Земля была безвидна и пуста, и дух Божий носился над водою. Водой обычно называют, согласно библейской терминологии, материю. То есть должен быть какой-то наблюдатель, какое-то сознание. Если нет, то вы не имеете превращение квантового мира в классический.
И, наконец, интерпретация, где предлагается построить много параллельных вселенных, а наблюдателей нет. К сожалению, там очень много трудностей. Почему? Я, например, лично эту интерпретацию не разделяю. Потому что здесь трудности чисто математические. Там есть две нерешенных проблемы. Одна называется, так сказать, сугубо на нашем языке – проблема предпочтительного базиса, которая там не решена, а вторая – это то, что в квантовой физике нельзя ввести для квантовых свойств так называемую логическую функцию истинности. То есть эти объекты квантовые существуют как потенциальные возможности, как говорил мой учитель Фок, а не как наше видение Вселенной. Поэтому параллельная Вселенная – это не то же самое, что наша.
А. Гордон: Пять минут нам добавили, продолжайте, пожалуйста.
Андрей Гриб: Параллельные Вселенные, о которых сейчас говорят и в масс-медиа, нельзя представлять себе так же, как нашу Вселенную. Они отличаются от нашей, если следовать квантовой механике. Потому что они не в том же смысле "есть", как наша Вселенная "есть". Слово "есть" к ним нельзя употреблять. И в этом отношении проблема наблюдателя в квантовой космологии является достаточно открытой.
А. Гордон: Поправьте меня, если я ошибаюсь, но там, по-моему, еще была теория фрактального.
Андрей Гриб: Об этом можно сказать. Фрактальная теория обычно связана с теорией многих миров, но не обязательно.
Михаил Фильченков: Дайте, я скажу. Осталось мало времени, но я все-таки хотел бы немного затронуть этот вопрос. Где-то в районе 86-го года Линде предложил модель, в которой инфляция (когда у вас какие-то вселенные раздуваются) на самом деле происходит не только в нашем мире. Мир – это мегагалактика, т.е. наблюдаемая часть Вселенной. А большой мир состоит из многих вселенных. И наша – только одна из них.
А. Гордон: Частный случай.
Михаил Фильченков: Частный случай, да. И при этом очень много строили таких моделей, что эти пузыри раздуваются, они как-то пересекаются или не пересекаются. Из одного пузыря можно попасть в другой. В частности, была такая гипотеза, как гипотеза Ли Смолина: скажем, есть какие-то черные дыры, возникающие в результате гравитационного коллапса. Поскольку внутри них образуется опять тот же самый вакуум, он опять расширяется в какую-то уже другую вселенную, и в этой вселенной образуются опять черные дыры, они опять коллапсируют, и этот бесконечный процесс представляет собой некую фрактальную структуру. Это, конечно, некая полуфантастика, но вот интересно.
А. Гордон: Это решает вопрос с наблюдателем.
Михаил Фильченков: Но это нас возвращает к кошмару бесконечности. То есть опять бесконечный мир. Мы от этого ушли, но у нас может быть постановка задачи и другая. А существуют ли какие-то способы попасть из одного мира в другой? И в 87-м году Гут и Фархи (Гут – это тот, кто предложил по сути дела инфляционную модель) предложили такую, в общем-то, сумасшедшую идею о создании вселенной в лаборатории. То есть, требуется всего-навсего только 10 килограмм вещества, которое нужно сжать достаточно сильно, чтобы образовался этот самый вакуум.
А. Гордон: До каких размеров надо сжать?
Михаил Фильченков: Сжать нужно до очень маленьких размеров – десять в минус 24-й сантиметра. При этом оказывается, что та энергия, которую нужно при этом затратить, она никакая не космическая, она сейчас имеется на Земле. То есть энергии вполне достаточно.
Другое дело, как сжать. Но энергии даже в современной технологии достаточно, чтобы сжать. Другое дело, что мы не знаем, как сжать. Но энергия уже такая есть. То есть, если какая-то сверхцивилизация найдет такой способ, то она может, в принципе, создать новую вселенную.
Тогда оказывается, что рождается новая Вселенная, причем это все происходит под гравитационным радиусом, поэтому наш наблюдатель как располагал 10 килограммами вещества, так он и будет их видеть. А расширение произойдет в новую вселенную – возникнет новая вселенная. Причем эти десять килограмм соответствуют почти копии нашей Вселенной, то есть с такими же галактиками, и прочее. То есть, в таком вот небольшом объеме.
Правда, неизвестно, может, в нашей лаборатории что-то измениться с нашим вакуумом. Были такие гипотезы, что это может как-то плохо отразиться на нашем мире.
А. Гордон: А кроме того, как мы узнаем, что эта вселенная родилась.
Михаил Фильченков: Как мы узнаем? Мы никак не узнаем. Но здесь есть другой вопрос, секундочку. Еще есть другой подход – это как послать какое-то сообщение в другую вселенную.
А. Гордон: Простите, я забуду вопрос. А мы в этом случае можем являться наблюдателем по отношению к той вселенной, которая создалась? Или все-таки нет?
Михаил Фильченков: Нет, но если кто-то к нам пошлет сообщение, то мы сможем его принять. Поэтому мы можем послать сообщение и можем принять.
А. Гордон: Было бы кому.
Михаил Фильченков: Да, да. Так вот, ситуация следующая – есть такая фантастическая модель, что цивилизации существуют какое-то конечное время, и они должны как-то передать свою информацию каким-то другим цивилизациям в нашей Вселенной и в других вселенных. Мы не знаем, сколько цивилизаций существует. Но мы знаем, что есть наша, по крайней мере. И как они могут передать информацию из одной вселенной в другую? Они могут передать либо через черные дыры, которые.
А. Гордон: Каков объем информации?
Михаил Фильченков: Да, объем информации. Объем информации очень интересный. Оказалось, что вероятность передачи очень маленькая, а информации, которую мы можем передать, приблизительно столько же, сколько содержится в геноме человека. То есть, мы можем передать через этот туннель.
А. Гордон: Вы и с этим тоже не согласны?
Михаил Фильченков: Подождите, я сейчас закончу.
Андрей Гриб: Геном передан сюда из другой цивилизации.
Михаил Фильченков: То есть понимаете, оказывается так, что чем больше информации, тем меньше вероятность ее передать. Если передать легко что-то, то информации очень мало. Для того чтобы передать, скажем, геном человека, нужно е в степени минус 10 в десятой степени.
А. Гордон: А чтобы передать Книгу Бытия, сколько нужно?
Михаил Фильченков: А для того, чтобы передать просто какую-то маленькую книгу, нужна вероятность е в степени минус 10 где-то в восьмой степени. То есть в принципе кто-то может эти сообщения к нам прислать. И возможно даже, что и сама жизнь явилась результатом того, что кто-то передал этот геном.
А. Гордон: Чем это лучше, чем Господь Бог?
Михаил Фильченков: А это неизвестно.
Андрей Гриб: Может быть, я закончу. Здесь, мне кажется, мы имеем возврат к некоторому эллинскому богословию. Потому что чем эллинское богословие отличалось от христианского? У них боги находились где-то на Олимпе. Здесь предлагается где-то другое место, другая вселенная, откуда Боги посылают эту информацию. Но так как теория весьма спекулятивна, потому что ее проверить нельзя, то я лично.
А. Гордон: К тому же, она все равно не дает ответа на вопросы, которые мы ставим.
Андрей Гриб: К сожалению, да. Но я лично предпочитаю христианское богословие, как более развитое, чем эллинское, которое здесь сейчас предлагается.
Михаил Фильченков: Нет, это только гипотеза.
А. Гордон: С вашей точки зрения наблюдатель был и.
Андрей Гриб: Если брать просто стандартную копенгагенскую интерпретацию, то мы должны как-то анализировать этот вопрос о наблюдателе. Либо это сегодняшние наблюдатели, которые судят о прошлом, либо мы должны говорить о сознании в каком-то более широком смысле.
А. Гордон: То есть вполне возможно, что наш взгляд туда за горизонт этого события, вернее, на горизонт событий, с помощью тех самых гравитационных волн – это и будет тот самый взгляд наблюдателя, который, возможно, создал нашу Вселенную.
Андрей Гриб: Да, это уилеровская точка зрения – участвующая Вселенная, – то, что вы сейчас излагаете.