Сторінка
3

Філософія розвитку. всесвіт: походження та природа

Концеп­ція Великого вибуху, представлена у так званій моделі виникнення Всесвіту, розробленій Георгієм Гамовим, давала деякі передбачення, що можна перевірити експериментально. Найважливіше з них — од­норідне та ізотропне радіовипромінювання, що народилося в момент великого вибуху і заповнило увесь Всесвіт. Модель Георгія Гамова дозволила передбачити для сучасної епохи і деякі кількісні парамет­ри випромінювання, названого реліктовим. Так, температура випро­мінювання за теорією повинна бути близько до 3 градусів Кельвінів. У 1965 році таке реліктове випромінювання, що безпосередньо свід­чить про Великий вибух, який мав місце, дійсно знайдене, причому температура збіглася з теоретично передбаченою. В результаті не­має сумнівів у тому, що весь Всесвіт, який спостерігається, з прита­манною просторово-часовою структурою сам, як і все у Світі, має початок і кінець і існує не більше 18 млрд. років, виникнувши з яко­гось принципово іншого стану матерії.

Отже, час існування Всесвіту безсумнівно скінчений. Що ж до три­мірного простору, то характер кривизни його також підлягає емпі­ричному визначенню, виходячи з релятивістських космологічних мо­делей. За умови, коли щільність маси-енергії у Всесвіті перевищує певне критичне значення, тримірний простір має позитивну кривизну, а отже, замкнутий і скінчений. При реаль­ній щільності маси-енергії у Всесвіті, що менша за вказане значення, тримірний простір має негативну кривизну, а йому слід приписати метричну безкінечність. Нарешті, у випадку збігу реальної щільності маси-енергії з критичною, тримірний простір буде плоским (евклідо-вим) і також буде безкінечний метричне. Експериментальні оцінки реального значення щільності маси-енергії у Всесвіті близькі до кри­тичного, і достатньо однозначної і тому остаточної відповіді на пи­тання про глобальні метричні властивості тримірного простору по­ки що немає. Та питання просторової скінченності або безкінечності Всесвіту втратило колишню гостроту. Справа у тому, що в теорії відносності фундаментальним об'єктом є чотиримірний простір-час, а тримірний простір є тільки частковий і відносний переріз простору-часу, що залежить від вибору системи відліку. Виявилася навіть така глобальна властивість, як метрична безкінечність тримірного просто­ру також має відносний зміст і залежить від вибору системи відліку. Один і той же тримірний світ може виявитися безкінечним в одній системі відліку і скінченим в іншій.

В теорії відносності простір сам по собі і час сам по собі перетво­рюються лише на тіні і тільки їх єдність - чотиримірний простір-час - має абсолютне значення. Тому принципово в проблемі про скін-ченність або безкінечність Всесвіту має питання про чотиримірну кривизну, що, відповідно, абсолютна, а не відносна. Чотиримірна кривизна завжди позитивна за умови, коли щільність маси-енергії в просторі-часі Всесвіту більша нуля. Щільність маси-енергії у Все­світі, очевидно, більша нуля. Питання про метрику чотиримірної прос­торово-часової структури Всесвіту розв'язується повністю однознач­но: відомо наперед, що чотиримірний світ подій скінчений. У природі не існує ні безкінечних чотиримірних інтервалів, ні безкінечного чотиримірного обсягу. Чотиримірний пузир Всесвіту, що роздувається, як відомо наперед, є скінченим! Але тут виникають два питання: по-перше, чи є сам кількісний (метричний) опис стану матерії у Всесві­ті вичерпним і універсальним?; по-друге, якщо глобальні метричні властивості здаються наявністю і розподілом речовини і випроміню­вання, то чи вичерпуються - речовиною або випромінюванням - усі можливі стани і властивості матерії, чи в природі існує не тільки речовина і випромінювання?

Виникає питання: чи метричний опис фі­зичної реальності вичерпний і універсаль­ ний? Легко можна відповісти негативно, від­штовхуючись від операціональної природи понять простору і часу, просторово-часових відносин і будь-якого метричного опису, осно­вою якого є вимірювання просторових відстаней (довжини). Візьме­мо універсальний характер процесів переходу речовини у випромі­нювання, що відбуваються у Всесвіті. Процеси радіоактивного розпаду речовини у Всесвіті відбуваються з незворотною втратою частини маси речовини за рахунок переходу її у випромінювання. За сучас­ними уявленнями, навіть протони - основа існування речовини — підлягають радіоактивному розпаду. В результаті легко зрозуміти таку ідеалізовану ситуацію у Всесвіті, коли процес вигорання речови­ни повністю завершиться і вся речовина перейде у випромінювання. Звичайно, такий граничний стан матерії вкрай нестійкий: фотони, взаємодіючи між собою і з вакуумом, здатні знову народжувати ре­човину у вигляді пар-часток. Та в такій ситуації бачимо: метричні просторово-часові співвідношення дійсно не універсальні, не загаль­ні і жорстко пов'язані з наявністю у природі об'єктів з скінченною масою спокою. Дійсно, якби споглядач опинився у Всесвіті, заповне­ному лише одним випромінюванням, не в змозі ввести жодне просто-рове-часове поняття: відстань, напрямок, час та ін. Більш того, спог­лядач неспроможний визначити навіть власну систему відліку і таку, що рухається, і таку, що перебуває у спокої, оскільки має співвіднес­ти (операціонально і фізично, наприклад, шляхом посилання і при­йому відбитого сигналу) свій стан з яким-небудь іншим об'єктом у Всесвіті. А це можна зробити лише відносно об'єктів з скінченною масою спокою, що завжди рухаються зі швидкостями, меншими, ніж швидкість світла, і, отже, доступні для вимірювальних просторово-часових операцій над ними. Але фотон, позбавлений маси спокою, завжди рухається зі швидкістю світла і не може бути операціональ­но зафіксованим споглядачем у будь-якій точці простору за допомо­гою посилання і прийому відбитого від нього сигналу, оскільки у природі немає сигналів, що поширюються зі швидкістю, більшою за швидкість фотона. Відносно просторово-часового буття фотона мож­на коректно говорити про точку випромінювання і точку поглинан­ня його у просторі. Але спочатку слід ввести самі поняття простору і часу! А між такими подіями фотон ніби випадає з просторово-часового буття, адже, будучи монохроматичною хвилею, фотон від­разу ж займає весь безкінечний простір, будучи тоді ж часткою, що рухається зі швидкістю світла, повинен стиснутися до нуля відповід­но до релятивістських перетворень для лінійних розмірів тіл, що рухаються. Нуль і безкінечність - пара досить красномовних симво­лів для того, щоб зрозуміти, що фотон просто випадає з просторово-часового опису.