Демин Валерий. Тайны вселенной

   Под прицельным огнем инквизиции, только что отправившей на костер Джордано Бруно, Галилей продолжал отстаивать гелиоцентрическую концепцию Вселенной, подкрепляя ее все новыми и новыми астрономическими и физическими фактами. Затасканный по судам и тюрьмам, больной, полуослепший, но не сломленный, -великий ученый явился открывателем новой эры в наблюдательной астрономии. С момента, когда Галилей направил сделанную собственноручно "трубу" в небо, начался отсчет практической революции -- переворот в экспериментальном естествознании. В следующем веке весомый вклад в развитие наблюдательной астрономии внес Исаак Ньютон. Он изобрел принципиально новую "зрительную трубу" -- телескоп-рефлектор (рис. 45). Отныне телескоп сделался неотъемлемым и мощнейшим средством научного познания и в какой-то мере олицетворением прогресса самой науки.
   Чем дальше проникали ученые в глубь Вселенной, тем более интригующими становились тайны Мироздания. Конечно, Тайна была всегда, и она, как спасительный огонек надежды, манила подвижников науки, больных и одержимых этой Тайной. Каждому чудилось: вот сейчас он распахнет дверь, и человечество шагнет из темноты незнания и заблуждения на широкий и светлый простор. Но действительность оказывалась совсем иной. За первой дверью обнаруживалась другая, столь же наглухо захлопнутая, за ней -третья, четвертая, десятая, сотая. И так -- без конца. Познание по неволе и необходимости превращается в непрерывное преодоление тайн. Каждый настоящий исследователь -- царь Эдип, который ищет ответы на все новые и новые загадки Сфинкса-Природы.
   Дальнейшее победное шествие науки в ХVII и ХVIII веках неотделимо от успехов теоретической и практической механики, неотъемлемой частью которой явилась небесная механика. Оно представлено величайшими умами, составившими гордость и славу человечества, творившими в разных странах: Иоганн Кеплер -- в Германии, Рене Декарт -- во Франции, Христиан Гюйгенс -- в Голландии, Исаак Ньютон -- в Англии, Михаил Ломоносов -- в России. В результате их усилий была обоснована механистическая картина Природы и Космоса. В науке на долгое время установились относительное единодушие и спокойствие.
   В ХIХ веке наблюдательная астрономия по-прежнему опиралась на прочный фундамент механистического мировоззрения, закон всемирного тяготения, постоянные измерения и скрупулезный математический расчет. В это время астрономия являлась одной из немногих естественных наук, где точные практические вычисления составляли основное занятие ученых. Некоторые выдающиеся открытия вообще делались "на кончике пера", то есть путем математических вычислений и расчетов за письменным столом. Так были открыты, к примеру, некоторые из крупных астероидов, а в дальнейшем -- две новые, ранее неизвестные планеты Солнечной системы -- Нептун и Плутон.
   Последнее открытие произошло уже в нашем веке. ХХ век вообще необычайно раздвинул границы наблюдательной астрономии. К чрезвычайно усовершенствованным оптическим телескопам (рис. 46) добавились новые, ранее совершенно невиданные -радиотелескопы (рис. 47, 48), а затем и рентгеновские телескопы (последние применимы только в безвоздушном пространстве и в открытом космосе) (рис. 49). Точно так же исключительно с помощью спутников и высотных аэростатов используются гамма-телескопы, которые по существу представляют собой счетчики g-фотонов (рис. 50), позволяющие зафиксировать уникальную информацию о далеких объектах и экстремальных состояниях материи во Вселенной (в частности, при помощи гамма-аппаратуры одно время усиленно пытались (и -- теперь уже ясно -- безуспешно) установить в отдаленных участках Космоса наличие изолированных областей, состоящих из антивещества). Данные, полученные с помощью новых приборов, отличны от привычных фотографий -- зато позволяют получить уникальные результаты.
   На этом список новых представителей "телескопического семейства" не исчерпывается. Правда, для регистрации ультрафиолетового и инфракрасного излучения используются обычные телескопы -- с той разницей, что в первом случае применяются алюминированные зеркала, а во втором -- объективы изготовляются из мышьяковистого трехсернистого стекла и других специальных сортов стекла. Полученное из Космоса инфракрасное излучение затем преобразуется в тепловую или фотонную энергию для того, чтобы его было удобнее измерять. Как и в случае с g-лучами, аппаратуру, регистрирующую инфракрасное излучение, требуется поднимать на большие высоты. С ее помощью удалось открыть много ранее неизвестных объектов, постичь важные, нередко удивительные закономерности Вселенной. Так, вблизи центра нашей галактики удалось обнаружить загадочный инфракрасный объект, светимость которого в 300 000 раз превышает светимость Солнца. Природа его неясна. Зарегистрированы и другие мощные источники инфракрасного излучения, находящиеся в других галактиках и внегалактическом пространстве.
   Создания принципиально новой аппаратуры потребовала нейтринная астрономия. Опираясь на вывод физиков-теоретиков о существовании вездесущей и всепроникающей частицы нейтрино, которая образуется при термоядерных реакциях (в том числе происходящих в недрах Солнца и звезд), астрономы-практики предложили для ее регистрации (и, соответственно, получения уникальной информации) необычную установку, ничем не напоминающую привычный телескоп. Приборы размещают по принципу: не поближе к небесным объектам, а подальше (точнее -- поглубже) от них. Наиболее подходящими для экспериментов оказались заброшенные шахты. Так, в 1967 году в Хоумстейкских шахтах в Южной Дакоте (США) на глубине 1490 метров была смонтирована мощная установка (рис. 51) в виде громадных баков, наполненных 400 000 литрами перхлорэтилена: согласно теоретическим расчетам он должен был получать и накапливать информацию о солнечных нейтрино (а, возможно, и от других источников). К сожалению, эксперимент не дал положительного результата. Но для науки это тоже результат! Впрочем, точка на нейтринной астрономии поставлена не была. Нейтринные детекторы живут и действуют, отбирая и накапливая информацию о космических частицах высоких и сверхвысоких энергий, поступающих из внеземных источников.
   Существуют проекты и других, не менее экзотических "телескопов", например, детектора гравитационных волн (рис. 52), способных дать всеобъемлющую информацию о ранее неведомых тайнах Вселенной. И наверняка это не предел совершенствования астрономических средств наблюдения. Они непременно будут эволюционировать и дальше по мере развития самой науки.
   ХХ ВЕК -- УТРАТА ОПРЕДЕЛЕННОСТИ
   Для ученых ХIХ века (впрочем, так же, как и для многих их предшественников и преемников) тайны мироздания зачастую перемещались из природно-наблюдательной сферы в абстрактно-математическую плоскость. Ньютону, Лапласу, Максвеллу, Пуанкаре, Эйнштейну, Минковскому, десяткам и сотням других первопроходцев в науке казалось, что объективная гармония Мира и многообразие Вселенной постигается и раскрывается в первую очередь через математическую теорию, красоту вычислений и архитектурную стройность формул. Можно даже вообще не наблюдать звездное небо -- достаточно "поколдовать" над листком бумаги, испещренным математическими знаками и символами, упорядочить их в заданном мыслью направлении, "поведать алгеброй гармонию" Космоса, и он тотчас же раскроет свои сокровенные тайники.
   В ХХ веке эта теоретическая драма (если не трагедия) усугубилась до крайнего предела. Между двумя главными действующими лицами -- наблюдаемой Вселенной и описывающей ее теорией -- начались нестыковки и конфликты. Теоретики, оторванные от действительности, все более и более поддавались искушению подогнать природу под абстракции, объявить Мироздание таким (и только таким!), каким оно пригрезилось очередному бурному всплеску математического воображения. При этом подчас действуют или рассуждают совершенно произвольно: "А вот давайте-ка посмотрим, что получится, если мы в такой-то формуле поменяем знак на противоположный, то есть, скажем, "+" на "--". А получится известно что -- диаметрально противоположная модель Вселенной!
   Если Ньютон, по словам Лагранжа, был счастливейшим из смертных, потому что знал: существует только одна Вселенная, и он, Ньютон, раз и навсегда установил ее законы, -- то современные космологи -- несчастнейшие из людей. Они понасоздавали десятки противоречивых моделей Вселенной, нередко взаимоисключающих друг друга. При этом критерий истинности своих детищ видится им не в соответствии хрупких математических формул объективной реальности, а в том, к примеру, чтобы сделать составленные уравнения эстетически ажурными.
   Математика -- тоже тайна. Но тайна особого рода. Характерная черта абстрактного мышления (как и художественного) -- свободное манипулирование понятиями, сцепление их в конструкции любой степени сложности. Но ведь от игры мысли и воображения реальный Космос не меняется. Он существует и развивается по собственным объективным законам. Формула -- и на "входе" и на "выходе" -- не может дать больше, чем заключено в составляющих ее понятиях. Сами эти понятия находятся между собой в достаточно свободных и совершенно абстрактных отношениях, призванных отображать конкретные закономерности материального мира. Уже в силу этого никаких абсолютных формул, описывающих все неисчерпаемое богатство Природы и Космоса, не было и быть не может. Любая из формул -- кем бы она ни была выведена и предложена -- отражает и описывает строго определенные аспекты и грани бесконечного Мира и присущие ему совершенно конкретные связи и отношения.
   Например, в современной космологии исключительное значение приобрело понятие пространственной кривизны, которая якобы присуща объективной Вселенной. На первый взгляд понятие кривизны кажется тайной за семью печатями, загадочной и парадоксальной. Человеку даже с развитым математическим воображением нелегко наглядно представить, что такое кривизна. Однако не требуется ни гениального воображения, ни особого напряжения ума для уяснения того самоочевидного факта, что кривизна не представляет собой субстратно-атрибутивной характеристики материального мира, а является результатом определенного отношения пространственных геометрических величин, причем -- не просто двухчленного, а сложного и многоступенчатого отношения, одним из исходных элементов которого выступает понятие бесконечно малой величины.
   Великий немецкий математик Ф. Гаусс, который ввел в научный оборот понятие меры кривизны, относил ее не к кривой поверхности вообще, а к точке на поверхности и определял как результат (частное) деления (то есть отношения) "полной кривизны элемента поверхности, прилежащего к точке, на самую площадь этого элемента". Мера кривизны означает, следовательно, "отношение бесконечно малых площадей на шаре и на кривой поверхности, взаимно друг другу соответствующих"*. В результате подобного отношения возникает понятие положительной, отрицательной или нулевой кривизны, служащее основанием для различных типов геометрий и в конечном счете -- основой для разработки соответствующих моделей Вселенной. Естественно-научное обоснование и философское осмысление таких моделей являются одной из актуальных проблем современной науки, при решении которых с достаточной полнотой проявляется методологическая функция философских принципов русского космизма. Без их привлечения и системного использования невозможно правильно ответить на многие животрепещущие вопросы науки.
   Что такое, например, многомерные пространства и неевклидовы геометрии? Какая реальность им соответствует? Почему вообще возможны пространства различных типов и многих измерений? Да потому, естественно, что возможны различные пространственные отношения между материальными вещами и процессами. Эти конкретные и многоэлементные отношения, их различные связи и переплетения получают отображение в понятиях пространств соответствующего числа измерений. Определенная система отношений реализуется, как было показано выше, и в понятии кривизны. Как Евклидова, так и различные типы неевклидовых геометрий допускают построение моделей с любым числом измерений; другими словами, количество таких моделей неограниченно.
   В этом смысле и вопрос: "В каком пространстве мы живем -Евклидовом или неевклидовом?" -- вообще говоря, некорректен. Мы живем в мире космического всеединства (в том числе и пространственно-временного). А в каком соотношении выразить объективно-реальную протяженность материальных вещей и процессов и какой степени сложности окажется переплетение таких отношений (то есть в понятии пространства какого типа и скольких измерений отобразятся в конечном счете конкретные отношения), -- во-первых, диктуется потребностями практики, а, во-вторых, не является запретительным для целостной и неисчерпаемой Вселенной. Поэтому пространство, в котором мы живем, является и Евклидовым, и неевклидовым, ибо может быть с одинаковым успехом и равноправием описано на языках геометрий и Евклида, и Лобачевского, и Гаусса, и Римана, и в понятиях любой другой геометрии, -- уже известной или же которую еще предстоит разработать науке грядущего. Ни двух-, ни трех-, ни четырехмерность, ни какая-либо другая многомерность не тождественны реальной пространственной протяженности, а отображают лишь строго определенные аспекты объективных отношений, в которых она может находиться. Искать же субстратно-атрибутивный аналог для евклидовости или неевклидовости и экстраполировать его на Вселенную -- примерно то же самое, что искать отношения родства на лицах людей, отношения собственности -- на товарах или недвижимости, а денежные отношения -- на монетах или бумажных купюрах.
   Таким образом, понятие кривизны не поддается наглядному представлению и является обыкновенной абстракцией, которая отображает некоторую совокупность необычным образом переплетенных пространственных (и временных) отношений. В зависимости от того, каким именно образом соединены в мысли реальные пространственные отношения, получается то или иное многомерное или неевклидово пространство (количество таких многомерных пространств ничем не ограничено). Материальный же мир один-единственен. То, что Космос единственен, -- всегда было ясно философам всех без исключения направлений, начиная с Платона и кончая Герценом, сформулировавшим свое кредо в "Письмах об изучении природы" в афористически четкой форме: "Наука одна, двух наук нет, как нет двух вселенных"*. Бесспорный же факт, что единственная Вселенная допускает при своем описании различные и даже взаимоисключающие друг друга модели, как раз и доказывает: каждая такая модель имеет право на существование только потому, что отражает строго определенный аспект и набор конкретных отношений, присущих бесконечному и неисчерпаемому Космосу.
   Но, быть может, в определенных случаях кривизна все же может выступать чем-то вещественным? Ведь не секрет, что по страницам научной и популярной литературы гуляют, к примеру, такие ее истолкования: она, дескать, может существовать самостоятельно, отрываться от своего носителя, разламываться на кусочки, свободно перемещаться в космическом пространстве. Подобное представление является попросту абсолютизированным овеществлением абстрактно-математических отношений. Никому ведь не придет в голову искать отношения родства (мать, отец, сын, дочь, брат, сестра и т.п.) в виде неких самостоятельных и вещественных сущностей. Точно так же не найти отношений собственности на полках магазинов или на дачных участках, а производственных отношений -- на руках, лицах, в глазах рабочих, крестьян, чиновников, бизнесменов, интеллигенции и т.д. А вот отношение кривизны пытаются выявить в субстанциально-вещественной форме, в "чистом виде", так сказать, -- в межгалактических далях и на космическом "дне". Тайна отношений раскрывается просто: по природе своей они не имеют иного субстрата, кроме присущего самим носителям данных отношений. Нет и не может быть никаких отношений самих по себе, вне своих носителей и существующих в виде некой вещественной субстанции.
   Подавляющее большинство людей совершенно не в состоянии осознать и проникнуться исключительной важностью всего вышесказанного. В том числе и ученые. Последние предпочитают тешить себя иллюзией, что оперируя математическими формулами, словесно-устными или словесно-письменными знаковыми текстами, они якобы имеют дело с самой объективной действительностью. Очень немногие понимают весь трагикомизм происходящего. Некоторые даже пытаются воззвать к научной общественности, но их обращения остаются гласом вопиющего в пустыне. Достаточно показательный пример -- книга современного американского ученого Мориса Клайна "Математика: Утрата определенности". Книга -- не рядовая публикация, а из ряда вон выходящая -- по редкой в ученом мире откровенности, открытости, исповедальности. Автор не щадит ни себя, ни читателя, ни науки, которой посвятил всю свою жизнь. Главный вывод почти пятисотстраничной книги: наука, использующая математику, никогда не имела, не имеет и не может иметь дел с объективной реальностью, а только с искусственно организованными математическими символами. Многие исследователи понятия не имеют, что такое природа сама по себе (то есть не искаженная призмой математического описания), каковы ее действительные законы и каков механизм конкретного действия этих законов. Но ученый мир, видимо, вполне устраивает подобная ситуация.
   Американский математик иллюстрирует фиктивность теоретических построений именно на примере современных космологических моделей. Уже одно множество их взаимоисключающих вариантов свидетельствует о невозможности их одновременной истинности. Вселенная-то одна! Более того, никто не знает достоверно, какая же реальность на самом деле скрывается за математическими символами и уравнениями. Сказанное хорошо подтверждает современная электромагнитная теория, созданная гениальным математиком Джеймсом Клерком Максвеллом (1831--1879). Она позволила объяснить и внедрить в практику электромагнитные волны различной частоты, предсказать существование ранее неизвестных явлений и сделать правильный вывод об электромагнитной природе света. Однако "электромагнитные волны, как и гравитация, обладают одной замечательной особенностью: мы не имеем ни малейшего представления о том, какова их физическая природа. Существование этих волн подтверждается только математикой -- и только математика позволила инженерам создать радио и телевидение, которые нашим предкам показались бы поистине сказочными чудесами"*.
   ТАЙНЫ КОСМИЧЕСКОГО ВРЕМЕНИ
   Вселенная и время -- понятия неразделимые. Любое измерение времени на Земле связано с космическими процессами. И все, что наговорили о времени за тысячи лет ученые и философы, всегда проецировалось ими и на Космос. В понимании времени, как известно, существует две крайности, два диаметрально противоположных подхода. В одном случае существование времени отрицается начисто. Есть даже книга с таким более чем характерным названием: "Нет времени" (М., 1913). Принадлежит она незаслуженно забытому русскому ученому М.С. Аксенову. Его значение для русской и мировой науки состоит вовсе не в отрицании реальности времени в традиционном его понимании, а в том, что еще в 1896 г. в другой книге, опубликованной в Харькове, он предвосхитил многие идеи теории относительности. И это за 9 лет до появления первой статьи А. Эйнштейна "К электродинамике движущихся сред". (Работа Аксенова, о которой идет речь, называлась несколько усложненно -"Трансцендентально-кинетическая теория времени"). Аксенов осознавал уникальность своего открытия, но так и умер, всеми забытый и непонятый. С точки зрения оригинального русского мыслителя, движения времени самого по себе не существует (отсюда название второй книги -- "Нет времени..."). Такое представление об изолированном времени -- всего лишь иллюзия. В действительности существует не течение времени, а единовременное единство настоящего, прошедшего и будущего: "они -- не фикция, а реальнейшая реальность"*. Аксенов забыт намертво: его имени нет ни в одном словаре или энциклопедии, на него нигде и никто не ссылается. Только книги стоят в библиотеках и ждут, когда же к ним кто-нибудь обратится. А ведь это совсем немаловажный момент в развитии русской науки.
   Другой, диаметрально противоположной позиции придерживался Н.А. Козырев (1908--1986) -- теоретик-космолог и практик-астроном с мировым именем. Пулковский астроном считал Время самостоятельной материальной субстанцией, лежащей в основе мироздания и обусловливающей все остальные физические закономерности. По Козыреву, главный недостаток теоретической механики и физики заключается в чрезвычайно упрощенном представлении о времени. Для точных наук время имеет только геометрическое свойство: оно всего лишь дополняет пространственную арену, на которой разыгрываются события Мира. Однако у времени имеются уникальные свойства, не учитываемые канонической физикой -- такие, например, как направленность его течения и плотность. А коль скоро эти свойства реальны -- они должны проявляться в воздействиях времени на ход событий в материальных системах. Время не только пассивно отмечает моменты событий, но и активно участвует в их развитии. Значит, возможно и воздействие одного процесса на ход другого через время. Эти возможности дополняют хорошо знакомую картину воздействия одного тела на другое через пространство с помощью силовых полей. Но время не движется в пространстве, а проявляется сразу во всей Вселенной. Поэтому время свободно от ограничения скорости сигнала, и через время можно будет осуществить мгновенную связь с самыми далекими объектами Космоса. Физические свойства времени могут оказаться ключом в понимании многих загадок природы. Например, несомненная связь тяготения с временем означает, что изменение физических свойств времени может привести к изменению сил тяготения между телами. Значит, и мечта о плавном космическом полете, освобожденном от сил тяготения, не является абсурдной*.
   Концепция Козырева насквозь космична. И пророчески-оптимистична, ибо "Наблюдая звезды в небе, -- пишет ученый, -- мы видим не проявления разрушительных сил Природы, а проявления творческих сил, приходящих в Мир через время"**. Существует множество сил и законов, пока не известных человеку, в том числе можно предположить о существовании могучего потока творческих возможностей Природы -- жизненных сил Вселенной. Для Земли это творческое начало, которое несет время, приходит вместе с лучистой энергией Солнца, звезд, Галактики. "Таким образом, -- резюмирует Козырев в другой статье, -- Солнце и звезды необходимы для осуществления гармонии жизни и смерти, и в этом, вероятно, главное значение звезд во Вселенной. Глубокий смысл приобретают слова Платона в "Тимее": "Эти звезды назначены участвовать в устроении времени". Но к этому надо добавить, что и время участвует в устроении звезд"***.
   Теория Козырева получила экспериментальное подтверждение в опытах, проведенных как самим автором, так и его последователями****. Новейшие наукоемкие технологии (в частности, связанные с исследованием торсионных полей -- одного из перспективных направлений современной науки) также опираются на выводы, вытекающие из концепции русского космиста-практика. Одной из интересных попыток преодолеть "бесконечный тупик" современного естествознания можно считать и концепцию, предложенную профессором А.И. Вейником. Она во многом опирается на идеи Козырева, но также и на экспериментальные данные, полученные самим автором. А.И. Вейник выделяет не менее десяти уровней Вселенной, при этом три из них -- аттомир, фемтомир и пикомир -- находятся ниже традиционно изучаемых уровней физической материи, и именно здесь содержится ответ на многие из нерешенных проблем.
   * Козырев Н.А. Путь в Космос // Избранные труды. Л., 1991. С. 333--334.
   ** Козырев Н.А. Человек и природа // Там же. С. 406.
   *** Козырев Н.А. О воздействии времени на вещество // Там же. С. 394.
   **** См. Лаврентьев М.М., Еганова И.А., Луцет М.К., Фоминых С.Ф. О дистанционном воздействии звезд на резистор // Доклады Академии наук СССР. 1990. Т. 314. No2. С. 352--355.
   Особый интерес представляет разработанная А.И. Вейником теория хронального вещества, полностью корреспондирующая с учением Козырева о субстанциальности времени. По А.И. Вейнику, вокруг Земли существует особое хрональное (временное) поле -хроносфера, имеющее космическую природу. Хрональными качествами наделены и другие физические процессы (кроме сверхтонких внехронально-внеметрических объектов, но их природа во многом не ясна). Основой любых временных процессов являются мельчайшие всепроницающие частички -- хрононы. Они-то и обеспечивают временную ритмику живой и неживой природы, обладают самостоятельной меняющейся скоростью. Последняя, в свою очередь, может многократно превышать световую скорость. Хрононы доступны в эксперименте, поддаются измерению, аккумуляции и генерации с помощью различных оригинальных приборов.