Мир как он есть

Мир как он есть

Поскольку речь идет о строении и эволюции Вселенной, о научной картине мироздания, естественно возникает вопрос: почему мир такой, какой он есть? Именно такой, а не какой-нибудь другой?

Однако получить достаточно определенный ответ на таким образом поставленный вопрос вряд ли возможно.

Проблема сформулирована слишком расплывчато.

И видимо, не случайно, затрагивая ту же проблему, А. Л. Зельманов ограничился лишь утверждением о том, что Вселенная существует в том виде, в каком она есть, в силу внутренней необходимости.

Для того чтобы получить на интересующий нас вопрос исчерпывающий ответ, нам надо было бы выйти за рамки наблюдаемой Вселенной и охватить мир во всем его бесконечном разнообразии. А это, увы, невозможно как в принципе, так и по причинам чисто практическим,

Попробуем, однако, сузить задачу. Ограничить ее в такой мере, чтобы она приобрела реальный физический смысл. Очевидно, речь должна идти только о наблюдаемой Вселенной и тех ее свойствах, которые определяются известными нам закономерностями.

Что касается самого вопроса, на который мы хотим получить ответ, то он теперь будет выглядеть примерно таким образом: случайно ли то, что непосредственно окружающий нас мир обладает именно такими свойствами, а не какими-нибудь другими?

В подобной форме проблема становится вполне правомерной, поскольку именно тот вариант Вселенной, который мы наблюдаем, далеко не самый вероятный среди всех мыслимых вариантов.

Разобраться в этом необходимо еще и потому, что, как утверждают религиозные теоретики, стройность мироздания есть результат деятельности творца.

«Достаточно взглянуть на окружающую нас природу, — пишет русский православный священник Л. Гайдукевич. — Везде царит удивительный порядок. Каждое явление начиная с простейшей былинки и кончая мириадами звезд устроено целесообразно, разумно и совершенно. Все носит на себе печать постоянного попечения Вседержителя — Творца».

Прежде всего следует заметить, что определенную картину мира мы наблюдаем благодаря тому, что именно такая картина обеспечивает возможность жизни. Как остроумно заметил А. Л. Зельманов, мы являемся свидетелями процессов определенного типа, потому что процессы иного типа протекают без свидетелей.

В частности, мы совсем не случайно живем именно в расширяющейся Вселенной и наблюдаем красное смещение в спектрах галактик. Взаимное удаление галактик и смещение их излучения в сторону длинных волн ослабляет энергию электромагнитных излучений, пронизывающих космическое пространство. Если бы галактики не разбегались, а сближались, в их спектрах наблюдалось бы не красное смещение, а фиолетовое — сдвиг в сторону высоких частот и жестких, коротковолновых излучений. Плотность излучения в такой Вселенной была бы столь высока, что исключала бы возможность существования биологической жизни…

Каковы наиболее распространенные формы тех космических объектов, которые нас окружают? Это звезды, пыль, газ. Что касается пыли и газа, то в газовых и пылевых туманностях сосредоточена значительная доля вещества Вселенной. Но это переходные формы.

Судя по всему, в современной Вселенной одной из наиболее устойчивых форм обособленных космических объектов является звездная форма. Случайно ли то, что в самых различных уголках наблюдаемой Вселенной материя концентрируется именно в звезды?

У известного американского писателя-фантаста Роберта Шекли есть остроумный рассказ, в котором описывается, как некая космическая строительная фирма по заданию неких «заказчиков» создавала… Метагалактику. Разумеется, это шутка, и подобный прием понадобился писателю для того, чтобы выявить некоторые закономерности, своеобразные правила игры.

Вот в этих-то «правилах игры» — вся суть дела. Если у нас есть мяч и игроки, это еще далеко не все. С одним и тем же мячом можно играть в самые различные игры. Чтобы игра приобрела определенный смысл и характер, необходимо подчинить ее тем или иным правилам.

Поставим себя на место фантастических конструкторов Вселенной. Прежде чем приступить к ее созданию, нам пришлось бы пе только установить главные свойства ее основных элементов, но и разработать некий свод законов, определяющих поведение и взаимодействие всех без исключения материальных объектов.

Каковы же те законы, благодаря которым в реальной Вселенной преимущественным правом на существование пользуются именно звезды?

В живой природе, как известно, действует естественный отбор. Выживают только те организмы, которые наилучшим образом приспособлены к условиям внешней среды.

Похоже, что своеобразный естественный отбор действует и во Вселенной. В процессе движения материи могут возникать самые разнообразные объекты, но большинство из них оказываются неустойчивыми и быстро разрушаются.

И вместе с тем некоторые космические объекты, в основном звезды, почему-то являются достаточно устойчивыми и способными существовать довольно долго. Почему это так?

Видимо, дело в том, что во Вселенной действует некий «всеобщий регулятор». Есть соображение в пользу того, что этот регулятор — так называемая обратная связь.

В наше время, в эпоху бурного развития кибернетики, электроники и всевозможных автоматических процессов, этот термин широко известен. Обратная связь используется для управления полетом ракет, работой станков и механизмов, без нее не было бы радиоприемников и телевизоров и многого другого.

Если говорить просто, обратная связь — это корректировка тех или иных действий в зависимости от того эффекта, который они вызывают.

В кибернетике дается более точное определение. Представьте себе некую систему, скажем: автомобиль или самолет, мозг человека или космический корабль или, наконец, Солнце. Остановимся, к примеру, на самолете. Управляя самолетом, пилот переводит рычаги, нажимает те или иные кнопки это входные сигналы. И всякий раз самолет как-то реагирует на подобные действия: увеличивает или уменьшает скорость полета, набирает или теряет высоту, делает вираж или мертвую петлю. Это выходные сигналы. Обратная связь действует тогда, когда выходные сигналы влияют на входные, изменяя их соответствующим образом. Скажем, самолет чересчур круто теряет высоту, и пилот, заметив это, слегка берет штурвал на себя, уменьшая угол снижения.

Человек пользовался обратной связью задолго до того, как ученые сформулировали это понятие и стали применять его в различных технических системах. Предпринимая любое действие, мы не только обязательно учитываем его последствия, но и на ходу вносим необходимые поправки.

Нечто подобное происходит и в природе. Именно наличие обратной связи в целом ряде явлений окружающего мира и обеспечивает устойчивый, стабильный характер многих природных процессов. Простой пример: так называемый физический маятник. Всякое его отклонение от положения равновесия вызывает появление силы, которая возвращает маятник к этому положению.

Обратная связь проявляется не только в живой, но и в неживой природе. С саморегулирующимися системами мы встречаемся и в мире звезд, и в химических превращениях, и в электрических процессах — словом, чуть не на каждом шагу.

Характерный пример-наше Солнце.

Согласно современным физическим представлениям (которые, несмотря на неожиданные результаты нейтринных и некоторых других наблюдений, пока еще не отвергнуты и являются общепринятыми), могучая энергия нашего светила рождается в его глубоких недрах, где бурлит и клокочет термоядерная реакция. Человек, как известно, тоже овладел подобной реакцией и научился извлекать энергию, выделяющуюся при объединении ядер водорода в ядра гелия. Но пока что искусственная термоядерная реакция протекает мгновенно, а вся энергия выделяется в форме взрыва. Солнце же расходует энергию постепенно и неторопливо, поддерживая работу своей ядерной топки на строго определенном уровне.

Но как это — «поддерживая»? Ведь у Солнца нет ни собственного разума, ни «пульта управления», на котором работали бы какие-то разумные существа. Вот здесь-то мы и встречаемся с обратной связью и саморегулированием.

Судя по всему, термоядерный синтез водорода протекает в самой центральной области светила. Эта зона окружена со всех сторон чудовищными массами вещества. Могучее тяготение влечет их к центру Солнца, но этому препятствует колоссальное давление газов, рожденных в пламени термояда. Тем самым достигается относительное равновесие.

Но вот по какой-то причине интенсивность термоядерной реакции несколько падает. Тогда понижаются температура и давление, и под напором окружающего вещества зона реакции начинает сжиматься. Сжатие повышает давление и температуру, и реакция входит в норму. И наоборот, если почему-либо интенсивность синтеза возрастает, избыток энергии расширяет звезду. Расширение вызывает охлаждение центральной зоны, которое продолжается до тех пор, пока реакция не войдет в свою обычную колею.

Солнце — это частный случай, звезда, одна из конкретных форм существования материи. Но уже давно ученые подметили и некоторые общие закономерности — свидетельство того, что принцип обратной связи является одним из фундаментальных свойств мира.

Одна из таких закономерностей была найдена русским физиком Э. X. Ленцем (1804–1865) в электромагнитных явлениях. В школьных учебниках она излагается в виде «правила Ленца», которое имеет чисто практическое значение, — оно позволяет определять направление тока индукции. В действительности это один из случаев, иллюстрирующих принцип обратной связи. Всякое изменение магнитного поля вызывает возникновение тока индукции, магнитное поле которого в свою очередь противодействует изменениям, вызвавшим этот ток.

Подобные законы — некоторые из них, вероятно, предстоит еще открыть просматриваются во множестве других явлений. Именно обратной связью и естественным саморегулированием и объясняется отсутствие хаоса в природе, стройность мироздания.

Только тем космическим объектам, где действует обратная связь и осуществляется саморегулирование, обеспечено достаточно длительное существование. Нетрудно догадаться, что именно такие объекты будут встречаться чаще других. Вот и возможный ответ на заинтересовавший нас вопрос о том, почему так много звезд во Вселенной.

Но можно задать и такой вопрос: почему сами звезды именно такие, а не какие-нибудь другие? В связи с этим В. А. Амбарцумян высказал интересную мысль о том, что многие особенности строения Вселенной, в том числе и многие свойства звезд, как бы «заложены» в свойствах элементарных частиц. И если бы эти свойства были какими-либо иными, то и космические объекты выглядели бы иначе, чем в действительности.

Так, теория внутреннего строения звезд приходит к выводу, что предельно возможная масса звезды прямо пропорциональна массе Солнца и обратно пропорциональна квадрату массы ядра атома водорода — протона. Но этой формуле нетрудно рассчитать, что максимальная масса устойчивой звезды не может превосходить примерно 75 солнечных масс. Но это при-той массе, которой обладают протоны в нашем мире. А если бы масса протона была иной? Скажем, в сто раз меньшей? В таком мире могли бы существовать вполне устойчивые звезды с массами порядка десятков тысяч масс Солнца…

Но здесь неизбежно возникает следующий вопрос: почему протон имеет именно такую массу, а не какую-нибудь иную?

Ответ на этот и на другие подобные вопросы, которые потянутся один за другим, — дело будущего.