3.2. Релятивистская космология

Согласно современным космологическим представлениям, наиболее распространенной и признанной является модель расширяющейся Вселенной. При этом само понятие “рождение Вселенной” отражает то, что происходит благодаря “Большому взрыву”, а последующее расширение Вселенной нельзя понимать так, что это процесс перехода вначале крайне плотной материи в некую окружающую пустоту, ибо таковой окружающей пустоты просто нет. В философско-мировоззренческом плане Вселенная есть все существующее, вне ее нет ничего, в том числе, разумеется, и пустоты. Причинами начала расширения Вселенной выступают квантовые эффекты, возникающие в поле тяготения при огромных плотностях материи. Эти эффекты во многом ещё не ясны, современная физическая наука лишь начинает их исследовать и осмысливать; сам термин “Большой взрыв” - более метафора, чем точный теоретический конструкт. Современная космология ещё не в состоянии дать достаточно достоверный ответ на вопрос о том, что же было до начала расширения Вселенной. Можно с известной определенностью сказать, что началу расширения предшествовало некое сингулярное состояние. Физическая наука может выдвинуть лишь некоторые гипотезы относительно сущности этого состояния и действующих в нем закономерностей.

Из общефилософских положений можно предположить, что физические законы, которые выражают гипотетические свойства сингулярного состояния, принципиально отличны от ныне известных законов. При стремлении последовательно проводить реалистический взгляд на природу можно абстрактно утверждать, что само сингулярное состояние есть продукт некоего предшествующего развития материи. Видимо, вполне удовлетворительно в качестве относительно первой формы движения принять ту, которая возникла при Большом взрыве, т.е. речь идет о моменте перехода от сингулярного состояния к известным ныне базовым формам движения - это движения элементарных частиц и их взаимодействия. В начальный период существования нашей Вселенной в ней, видимо, не было ничего, кроме тех элементарных частиц, которые преимущественно известны физике ныне. Именно мир элементарных частиц и их взаимодействий явился субстратом (субстанцией, носителем) исходной формы движения. Скачок от сингулярного состояния к взаимодействиям элементарных частиц раскрывает переход от сверхплотного состояния вещества и энергии к плазме с относительно малой плотностью. Дальнейшая трансформация космической плазмы происходит под действием сил гравитации и ведет к квазарам и галактическим ядрам, что проявляет как бы возврат к локальному сверхплотному состоянию и иллюстрирует некое возрождение сингулярностей в связи с коллапсом сверхмассивных центральных частей квазаров и галактических ядер. Подходя диалектически, можно сказать, что сингулярное состояние, плазма элементарных частиц и квазары составляют первый этап (цикл) развития Метагалактики.

Известно, что собственная активность квазаров ведет к процессу звездообразования. Ученые предполагают, что сам переход от квазаров к звездам происходит благодаря промежуточному состоянию так называемого протозвездного вещества. Именно таким образом выявляется второй этап (цикл) – становление протозвездного вещества и затем звезд. Развитие каждой из этих форм внутри соответствующих материальных систем находит отражение в принципах самоорганизации и самодетерминации. Выявляемая последовательность форм характеризует фазы исторического развития доступной ныне части Вселенной (Метагалактики). Каждая следующая форма не просто звено в их чередовании, а является необходимым результатом развития предшествующих форм.

Согласно концепции глобального эволюционизма, общая картина развития природы обобщает и систематизирует имеющийся разнообразный естественнонаучный материал. Вместе с тем она заостряет ряд методологических проблем, решение которых может быть получено только в рамках соответствующих конкретных направлений развития современной науки. Картина природы показывает реальную возможность рассмотреть всё многообразие процессов в Метагалактике в аспекте концепции самоорганизации (см. следующий параграф).

В современной физике космоса все более ускоряются внутренние интегративные процессы, что, в частности, проявляется в сближении основ астрофизики и космогонии, ибо и та, и другая изучают объекты со сходными законами эволюции. Космогония во многом интегрируется с космологией, поскольку Вселенную с момента Большого взрыва, т.е. с начала ее расширения, можно рассматривать как специфическое метагалактическое образование, проявляющее в определенной степени общие законы образования галактик. В этом проявляется один из важнейших принципов космологии, согласно которому, законы природы, открытые на основе изучения ограниченной части Вселенной (на планете Земля) могут быть экстраполированы по сути на всю Вселенную. На философско-мировоззренческом уровне знаний при таком подходе своеобразно проявляется синтез принципов единства мира и развития.

Следует подчеркнуть, что механизм становления и функционирования Вселенной в настоящее время изучен лишь в общих чертах. Многие проблемы остаются пока открытыми. Это относится и к вопросу о природе начальной космологической сингулярности и ее поэтапной эволюции. “Действительно, согласно стандартному варианту теории горячей Вселенной, - пишет А.Д.Линде, - Вселенная должна была расширяться, постепенно остывая, из состояния, когда её температура могла достигать Т ~ 10¹⁹ ГэВ. Это означает, что на самых ранних стадиях эволюции Вселенной симметрия между сильными, слабыми и электромагнитными взаимодействиями должна была быть восстановлена. При остывании Вселенной должен был происходить ряд фазовых переходов, в результате которых симметрия между разными видами взаимодействий нарушалась” (Линде А.Д. Физика элементарных частиц и инфляционная космология. М., 1990. С.5). Более конкретно можно выделить несколько гипотетических этапов эволюции начальных моментов образования Вселенной. Первый из них начинается от времени 10^-43_--сек. после Большого взрыва и длится до 10^-35 сек. Этому этапу соответствует сохранение Великого объединения (нет принципиальной разницы между сильными, слабыми и электромагнитными взаимодействиями) и несохранение барионного заряда (кварки смешаны с лептонами). Второй этап длится от 10^-35 сек. до 10^-10 сек.; при переходе в этот период сильные взаимодействия отделились от электрослабых, лептоны - от кварков, создалась барионная асимметрия Вселенной. В момент времени 10^-10 сек. произошёл фазовый переход, в рамках которого нарушилась симметрия между слабыми и электромагнитными взаимодействиями; в итоге изначальное супервзаимодействие расщепляется на четыре типа. На четвертом этапе - от 10^-7 сек. до 10² сек. – появляются кварки, находящиеся в тепловом равновесии. На пятом этапе - 10² сек. и далее - образуется первичный водород и гелий, что находит свое подтверждение наблюдениями его процентного состава во Вселенной.

Современные теоретические исследования периода начального расширения Вселенной ведутся с позиций квантовой космологии. При этом в отношении самых первых моментов времени (до 10^-43 сек.) современная физика лишь предполагает проявления таких квантово-гравитационных эффектов в сверхсильных полях, от осмысления роли которых зависит представление о строении Вселенной в целом. Эти эффекты не может описать ни классическая, ни даже квантовая физика, ибо в том, и в другом случаях используются традиционные пространственно-временные представления. Попытки объяснить сингулярность пока лишь умозрительны и ведутся в рамках принципиально неклассических идей. Важное значение при этом имеют представления о пространствах, изменяющих во времени свои топологические свойства. Убедительным примером реализации таких представлений служит понятие суперпространства, являющееся абстрактным пространством, в котором сингулярность представляет собой некоторую особую узловую точку, сопрягающую области с различными топологиями. Каким образом сама Вселенная проходит через эту особую точку? Н.В.Мицкевич следующим образом отвечает на этот вопрос: “В эти периоды мир, подобно взбесившейся стиральной машине, дочиста уничтожает всю информацию, всякий порядок в себе самом и после выхода на спокойную “орбиту” вынужден спонтанно генерировать законы своей эволюции - законы природы” (Мицкевич Н.В. Парадоксы пространства-времени в современной космологии // Астрономия, методология, мировоззрение. М., 1979. С.177-178). В подобном “метакосмологическом” фазовом переходе даже сами законы природы (физические законы ) и фундаментальные константы меняются на новые.

Можно предположить, что дальнейшее исследование явлений сингулярности приведет в последующем к созданию новой фундаментальной теории, что фактически превратит современную революцию в космологии из “локальной” в “глобальную”. Хотя при этом развитие физики будет следовать собственной внутренней логике, все же значительное влияние на неё окажут идея глобального эволюционизма и более конкретные эволюционные космологические представления. Согласно принципу соответствия, современная физика может оказаться лишь одним из частных вариантов будущих физических идей и представлений, основанных на неординарных новых принципах и законах, фундаментальных константах и свойствах пространственно-временной структуры. Задачам философско-методологического анализа формирования новых моделей “неклассического” типа до сих пор уделяется явно недостаточное внимание. Представляется, что от результатов такого анализа во многом зависит мировоззренческая и методологическая ориентация ученых-физиков, их готовность генерировать “бузумные” идеи. Так, одним из примеров развития “сценария” инфляционной Вселенной являются модели, учитывающие существование ненулевого Л-члена, введенного А.Эйнштейном в уравнения гравитационного поля в ОТО, что, возможно, скажется на решении очень актуальных в современной космологии проблем “тёмной материи” (скрытой массы) и ускоренного расширения Вселенной (см.: Сажин М.В. Современная космология в популярном изложении. М., 2002. С. 42, 67-69).

Попытка объяснить таинственную взаимосвязь констант микрофизики и космологии привели известного американского физика Б.Картера к формулировке так называемого антропного принципа, согласно которому “первичная заданность” космологических параметров (фундаментальные физические константы: скорость света, постоянная Планка, заряд электрона, гравитационная постоянная и др.) должна быть такой, чтобы на определенных стадиях своего развития Вселенная необходимо порождала биологическую жизнь и человека. Разумеется, такого рода гипотезы должны получать научную интерпретацию, ничего общего не имеющую ни с телеологией, ни с редукционизмом. Задача современного исследования заключается в формировании адекватной научной картины, выявляющей как особенности относительно самостоятельных основных форм движения материи, так и их диалектику, закономерное развитие от низших к высшим.

Отметим то обстоятельство, что хотя мысли о характере целесообразности в природе высказывались уже многие века назад, однако идеи о связи между возникновением цивилизации и физическими законами активно начали выдвигаться лишь в середине ХХ века, при этом уже не чисто спекулятивно, а с явным учетом степени развития современного естествознания (П.Дирак, Р.Дикке, А.Л.Зельманов и др.).

Однако собственно антропный принцип как отражение определенных физических закономерностей получил право гражданства лишь после интерпретации количественных соотношений между фундаментальными константами. Этот прогресс связан с именами известнейших физиков и космологов второй половины ХХ века - Б.Картера, Дж.Уилера, С.Хокинга, М.Риса, Д.Барроу и др. Скажем, Дж.Уилер, говоря о “биологическом отборе” физических констант, приводит высказывание Р.Дикке о том, что “существующего во Вселенной порядка вещей могло бы и не быть без человека, но поскольку есть человек, Вселенная именно такова” (Рис М., Руффини Р., Уилер Дж. Черные дыры, гравитационные волны и космология. М., 1977. С.350). Одну из наиболее лаконичных характеристик антропного принципа дал Б.Картер, перефразировавший известный декартовский афоризм в утверждение: “Я мыслю, следовательно, мир таков, какой он есть”.

Возникновение жизни и разума в Метагалактике (собственно на Земле) выступает как проявление общих эволюционных законов, которые на основе системного характера природных процессов обусловливают целостные черты прогрессивного развития. Именно в этом отношении получает естественнонаучное обоснование мировоззренческий взгляд на направленность эволюции природы в соответствии с антропным принципом. Возникновение человека и общества выступает качественным скачком в общем процессе глобальной эволюции, связанной на высшем этапе с возникновением общественных, т.е. “надприродных” отношений.

Современный этап исследования Вселенной буквально диктует необходимость рассматривать возникновение жизни и затем цивилизации на Земле как действительно гигантские качественные скачки. Видимость “чуда” в таком случае возникает лишь потому, что пока неизвестны конкретные эволюционные законы, которые с неизбежностью породили земную жизнь. Другими словами, так называемое “чудо” имеет собственно гносеологическую природу, ибо отражает лишь меру нашего сегодняшнего незнания.

Допущение существования других Метагалактик, которые в таком случае образуют взаимодействующие “ансамбли мини-вселенных”, приводит к возможности дальнейшего теоретического обобщения самой постановки этой проблемы. Если наша Метагалактика лишь одна из потенциально бесконечного множества квазизамкнутых взаимодействующих эволюционирующих систем, то, очевидно, уже нельзя утверждать, что ее эволюция определяется только внутренними факторами. Необходимо учитывать и факторы внешние, обусловленные ее взаимодействием с другими фрагментами Вселенной.

С позиций теории инфляционной космологии нет достаточных оснований для представлений о существовании абсолютно единого начала и единого конца всего мира. Вселенная как целое никогда не превратится в ничто. В ходе инфляции Вселенная разбивается на домены экспоненциально большого размера (мини-вселенные, о которых речь шла выше). Мы, в частности, живем в области Вселенной (Метагалактике), в которой есть сильные, слабые, электромагнитные и гравитационные взаимодействия и соответствующие им свойства пространства и времени. Однако это не означает, что в других мини-вселенных существуют точно такие же свойства. “Более того, - пишет А.Д.Линде, - изучение вопроса о глобальной геометрии раздувающейся Вселенной показывает, что Вселенная, являясь локально фридмановской, в предельно больших масштабах должна быть абсолютно неоднородной, и её глобальная геометрия и динамика её развития как целого не имеют ничего общего с геометрией и динамикой развития Вселенной Фридмана” (Линде А.Д.Физика элементарных частиц и инфляционная космология. С.53).

Согласно инфляционной теории, вечный характер существования Вселенной в целом, по существу, означает, что она, в известном смысле, не меняется во времени. Последнее обстоятельство нашло отражение и в отсутствии зависимости от параметра времени так называемой волновой функции Вселенной, и в том, что само изменение предполагало бы существование чего-то неизменного, находящегося за пределами Вселенной. В самом деле, если под Вселенной в целом понимается всё, то это означает, что нет никакого внешнего наблюдателя, который бы по своим часам фиксировал процессы изменения Вселенной. Однако мы воспринимаем и познаем реально происходящие процессы самоорганизации, основанием чему служит разделение Вселенной на две части - макроскопического наблюдателя и всё остальное.

В каком смысле можно говорить о философском значении антропного принципа? В этой связи необходимо отметить следующее. Прежде всего антропный принцип позволяет глубже понять единство человека и Вселенной. Видимо, можно говорить об “антропологической направленности” эволюции природы. Идея о существенной роли разумной жизни в эволюции Вселенной получила основательную поддержку. Более того, становление в физике идей самоорганизации и целесообразности с неизбежностью привело к появлению в физической картине мира человека как уникального и одновременно естественного результата глобально-космической эволюции. Сегодняшняя физика всё более преодолевает неполноту физической картины мира, отделенной от человека. Ныне существенным компонентом мироздания становится разумная жизнь, ибо без учета взаимосвязи физической и социальной форм движения материи невозможно объяснить саму Вселенную.

В этой связи уже сейчас встают такие мировоззренчески значимые вопросы, которые в настоящее время ещё не нашли полного разрешения ни в философской, ни в физической науке. Скажем, некоторые из подобных вопросов А.Д.Линде формулирует так: “Не окажется ли при дальнейшем развитии науки, что изучение Вселенной и изучение сознания неразрывно связаны друг с другом и что окончательный прогресс в одной области невозможен без прогресса в другой? После создания единого геометрического описания слабых, сильных, электромагнитных и гравитационных взаимодействий не станет ли следующим важнейшим этапом развитие единого подхода ко всему нашему миру, включая и внутренний мир человека?” (Линде А.Д. Физика элементарных частиц и инфляционная космология. С.248). В целом исследования в рамках инфляционной космологии приводят к обсуждению почти фантастических сюжетов, объединяющих космологию и физику элементарных частиц в новом знании – космомикрофизике (Я.Б.Зельдович, А.Д.Сахаров), что в англоязычной литературе получило название – “Astroparticle Physics” (См.: Сахаров А.Д. Космомикрофизика – междисциплинарная проблема. Координация исследований по космомикрофизике // Вестник АН СССР. 1989. №4. С.39).