Реферат: Теорія інфляційного Всесвіту

Слід зазначити, що сучасні захисники релігії за кож­ної зручної нагоди висувають як аргумент на користь релігійного світорозуміння релігійні висловлювання відомих учених. Хід міркувань приблизно такий: якщо вже видатні дослідники, які безпосередньо пов'язані з наукою, мають релігійні погляди, то що може перекон­ливіше свідчити про існування бога?

Проте ми вже знаємо, що деякі особливості процесу пізнання можуть сприяти формуванню хибних, релі­гійних уявлень про світ, незважаючи на його фактичну матеріальну єдність. І саме цим пояснюються релігійні погляди деяких буржуазних учених, а не тим, що в про-

цесі наукових досліджень їм відкрилася «божественна істина».

Загальна теорія відносності дає точний числовий кри­терій замкненості простору нашого Всесвіту, що зале­жить від середньої густини речовини. Якщо ця густина перевищує певне критичне значення (3- І0~2д г/см3), то простір нашого Всесвіту замкнений і скінченний. У про­тивному разі він незамкнений і нескінченний. Відповідно до астрофізичних даних, що існували до недавнього часу, середня густина оцінювалась трохи нижче або близько до критичного значення. Однак останніми рока­ми в науковій пресі з'явилися повідомлення про те, що в елементарної частинки нейтрино, яка, як вважалося, не має маси спокою, насправді така маса є. Як гадають, ця маса приблизно в ЗО—40 тисяч разів менша від маси електрона. А якщо це так, то виявиться, що загальна маса нейтрино у Всесвіті в десятки разів перевищує масу «звичайної» речовини. Це означатиме, що середня густина набагато більша за критичну. І, отже, наш Все­світ замкнений і скінченний, і його розширення че­рез багато мільярдів років повинне змінитися стис­ненням.

Множинність всесвітів. Останнім часом у фізиці й астрофізиці дедалі більшу увагу привертає до себе ідея множинності всесвітів — різновпорядкованих світів. Суть цієї ідеї полягає в тому, що поряд з нашим Всесвітом у матеріальному світі може існувати незліченна кіль­кість інших всесвітів, які мають різні властивості і складним способом межують один з одним (частково про це вже говорилося у розділі про теорію «інфляцій­ного» Всесвіту).

Коли ми порівнюємо розміри різних природних об'єктів, то простежується певна ієрархія — від елемен­тарних мікрочастинок до галактик і Метагалактики. Су­часна фізика високих енергій за допомогою велетен­ських прискорювачів проникла в глибини мікросвіту.

А якщо збільшити потужність експериментальних при­строїв? Чи вдасться тоді зазирнути ще далі, виявити ще дрібніші частинки матерії? І взагалі, наскільки далеко можна просуватися подібним шляхом?

Багато вчених припускають, що простір не можна ділити нескінченно, що цю операцію можна здійснювати лише до певної межі. На певному етапі «поділу» власти­вості простору настільки змінюються, що про нього вже не можна говорити, як про такий, що складається з мен­ших частин. Справа в тому, що в результаті досліджень у галузі мікропроцесів, проведених останніми роками, виявлено дивовижні факти. Наприклад, елементарна частинка може містити як свої складові кілька точно таких самих частинок, що й вона сама. Так, протон на дуже короткий час розпадається на протон і ще пі-ме-зон. А кожний пі-мезон у свою чергу ще на три пі-мезо-ни. Мало того, випустивши свій пі-мезон, що входить до його складу, протон може перетворитися у важчий нейтрон!..

Отже, у мікросвіті звичайні уявлення про просте й складне, про ціле й частини втрачають свій звичний зміст. Частина може виявитися масивнішою за ціле і не менш складною щодо своєї будови.

Звичні уявлення про частину і ціле останнім часом піддаються перегляду і стосовно мегакосмосу, щоправда, на відміну від фізики мікросвіту поки що тільки в суто теоретичному плані. В одному з попередніх підрозділів цього розділу ми ознайомилися з «чорними дірами» — об'єктами, з яких назовні не може «вирватися» ні ча­стинка, ні випромінювання. Але якщо згусток речовини, що стиснулася у «чорну діру», мав електричний заряд, навіть такий малий, як заряд електрона, то повна ізоля­ція «чорної діри» від усього навколишнього не відбу­деться. Цьому стане на заваді електростатичне поле, лінії напруги якого обов'язково повинні виходити назовні і закінчуватися на якому-небудь іншому заряді. В ре-

зультаті сторонній спостерігач замість величезного ма­сивного об'єкта побачить лише маленьку горловину, що з'єднує простір, який викривився і майже замкнувся з нашим звичайним простором. І, можливо, найвражаюче полягає в тому, що при досить великій масі подібну горловину не відрізнити від звичайної елементарної частинки. Таким чином, сторонньому спостерігачеві увесь Всесвіт може здаватися маленькою частинкою, скажімо, протоном чи електроном.

А звідси виникає ще екзотичніша ідея: чи не є всі спостережувані нами елементарні частинки гігантськими всесвітами — всесвітами, які проявляють себе в нашому світі як елементарні частинки? Теоретична можливість такої ситуації була кілька років тому показана відомим радянським фізиком, академіком М. О. Марковим. Він висловив ідею множинності «всесвітів» — різних світів, пов'язаних надзвичайно складними відношеннями, які не зводяться до звичайних просторово-часових відно­шень, характерних для «нашого» Всесвіту. Що ж до реалізації подібних «конструкцій» у матеріальному сві­ті, то поки що це питання залишається відкритим, хоч у принципі така можливість не суперечить відомим сучасній фізиці законам природи.

Таким чином, якщо академік Марков має рацію, то і в цьому випадку менше може складатися з більшого. Якщо елементарна частинка, наприклад електрон, є ли­ше якоюсь спостережуваною частиною гігантського сві­ту, то це означає, що наш Всесвіт фактично складається з безлічі інших подібних йому всесвітів. І не тільки Всесвіт, але, хоч як це й не дивно, і взагалі будь-який об'єкт нашого світу, в тому числі й сама людина.

З позицій подібної гіпотези світ — це не ієрархія по­слідовно вкладених один в одного об'єктів, а система, що складається з взаємопроникаючих і взаємообумовлю-ючих один одного світів, де мегакосмічні і мікроскопічні явища існують у тісній єдності й взаємозв'язку.

«Велике об'єднання». Одним з основних положень матеріалістичної діалектики є уявлення про загальний взаємозв'язок і взаємозалежність явищ природи.

Розвиток фізики не раз підтверджував плодотвор­ність цієї ідеї. Так, наприкінці минулого сторіччя Дж. Максвелл вивів свої знамениті рівняння, з яких випливав взаємозв'язок електричних, магнітних і оптич­них явищ.

У XX сторіччі було створено так звану квантову теорію поля, що являла собою синтез спеціальної теорії відносності Ейнштейна і квантової механіки. Потім на основі квантової теорії поля було розроблено квантову електродинаміку, що описує взаємодію електронів і фо­тонів.

А в останні роки з'явилася теорія (електрослабка теорія), яка об'єднує електромагнітні і слабкі фізичні взаємодії (взаємодії за участю нейтрино).

Нарешті, в наш час інтенсивно розробляється ще загальніша теорія — теорія «Великого об'єднання», яка повинна об'єднати електромагнітні і слабкі взаємодії із сильними (ядерними). З цієї теорії (а вона вже дістала кілька вражаючих експериментальних підтверджень) випливає один досить важливий наслідок: висновок про нестабільність протона — однієї з основних елементар­них частинок — ядра атома водню. Іншими словами, протони час від часу мають самочинно розпадатися.

На щастя, як показують розрахунки, період напівроз­паду протона на багато порядків вищий, ніж вік нашого Всесвіту. Якби це було не так, усі атомні ядра, а отже, і всі навколишні предмети давним-давно розпалися б на легші частинки.

Нині для перевірки завбачення про нестабільність протона проводять спеціальні експерименти. І якщо вони дадуть позитивний результат, це, можливо, проллє світ­ло на одну з найбільших загадок Всесвіту — відсутність у ньому скільки-небудь помітної кількості антиречовини.

Відповідно до одного з основних законів сучасної фізики елементарні частинки завжди народжуються парами — народження частинки завжди супроводжуєть­ся появою відповідної античастинки. Тим часом усі космічні об'єкти, які ми спостерігаємо, складаються з ре­човини.

Якщо є правильною теорія «Великого об'єднання» і протони насправді нестабільні, то не виключено, що вже в найперші моменти космологічного розширення приблизно за 10-3 б с розпади надважких частинок, по­дібні до розпаду протона, спричинилися до утворення певного надлишку частинок порівняно з античастинка­ми, який зберігся і до нашої доби.