Гла­ва 2 Пе­пель­ные лю­ди

Что бы­ло, ког­да ни­чего не бы­ло, или па­радокс вре­мени

Ко­неч­но, на­ибо­лее прод­ви­нутые граж­да­не уже до­гада­лись, от ка­кой печ­ки я сей­час пой­ду пля­сать. От син­гу­ляр­ной, ко­неч­но. С тех пор как на­ука точ­но вы­яс­ни­ла, что Все­лен­ная име­ет на­чало, все серь­ез­ные граж­да­не пля­шут от этой печ­ки. Мир прос­то пе­ревер­нулся в на­ших гла­зах, ког­да уче­ные по­няли, что он на­чален (ан­то­ним сло­ву «ко­нечен»).

А ведь сна­чала на­чала не бы­ло... Так во вся­ком слу­чае по­лага­ла на­ука па­ру-трой­ку ве­ков на­зад. Да что там па­ру-трой­ку! Так ка­залось фи­зикам еще в на­чале XX ве­ка! В их по­нима­нии Все­лен­ная бес­ко­неч­но тя­нулась в прос­транс­тве и во вре­мени. Она су­щес­тво­вала всег­да и вез­де. Это на­пол­ня­ло ду­шу спо­кой­ной уве­рен­ностью, на фо­не ко­торой уже не осо­бо за­меча­лись не­кото­рые ло­гичес­кие нес­ты­ков­ки. Нап­ри­мер... Что зна­чит – Все­лен­ная бу­дет су­щес­тво­вать веч­но? Это зна­чит, что срок ее жиз­ни ни­ког­да не прой­дет. Дру­гими сло­вами, до сво­ей смер­ти Все­лен­ная не до­тянет. Яс­но и прос­то. Но при этом за­висал воп­рос о прош­лом – как так мог­ло слу­чить­ся, что Все­лен­ная су­щес­тво­вала всег­да? Это ведь оз­на­ча­ет, что в прош­лом у нас то­же веч­ность! А веч­ность прой­ти не мо­жет по оп­ре­деле­нию! Как же она умуд­ри­лась прой­ти и до­течь до на­ших дней? По­чему мы во­об­ще су­щес­тву­ем, ес­ли до на­шего су­щес­тво­вания – прин­ци­пи­аль­но неп­ро­ходи­мая бес­ко­неч­ность?

Яс­но, что Все­лен­ная да­же те­оре­тичес­ки мо­жет быть веч­ной толь­ко од­носто­рон­не – не как ма­тема­тичес­кая пря­мая, тя­нуща­яся в обе сто­роны без кон­ца, а как ма­тема­тичес­кий луч, ухо­дящий из точ­ки в бес­ко­неч­ность. Тог­да, гля­дя в прош­лое, мы всег­да мо­жем ска­зать: от на­чала ми­ра прош­ло столь­ко-то бил­ли­онов лет, а гля­дя в бу­дущее, уви­дим впе­реди веч­ность. Прав­да, уже нес­коль­ко де­валь­ви­рован­ную от­сутс­тви­ем та­ковой в прош­лом. А ну как и в бу­дущем ее нет?

Хо­рошо бы­ло древ­ним! Они не за­думы­вались над по­доб­ны­ми воп­ро­сами. Их Все­лен­ная бы­ла от­ра­жени­ем ло­каль­но­го ми­ра, зем­но­го. В ко­тором ле­то сме­нялось осенью, день – ночью и да­же ред­кие зат­ме­ния под­чи­нялись чет­кой рит­ми­ке, ко­торую на­ибо­лее хит­рые и об­ла­да­ющие сво­бод­ным вре­менем осо­би (жре­цы) уме­ли рас­счи­тывать и пред­ска­зывать. Та­ков Мир! Он цик­ли­чен! Все воз­вра­ща­ет­ся на кру­ги своя, нич­то не но­во под Лу­ной. И все, что мы ви­дим вок­руг и пе­режи­ва­ем внут­ри се­бя, ког­да-ни­будь пов­то­рит­ся в точ­ности. Ар­хи­мед сно­ва бу­дет си­деть и в за­дум­чи­вос­ти чер­тить на пес­ке па­лоч­кой ни­кому не по­нят­ные за­гогуль­ки...

Древ­ний мир языч­ни­ков был цик­личным. Эту цик­личность уби­ло хрис­ти­анс­тво.

Хрис­ти­анс­тво ра­зор­ва­ло круг вре­мени и ос­та­нови­ло бес­смыс­ленное ко­лов­ра­щение со­бытий. Вре­мя ста­ло нап­равлен­ным от­резком. Мир те­перь имел на­чало (сот­во­рение) и ко­нец (Страш­ный Суд). По обе­им сто­ронам прос­ти­ралась не­пос­ти­жимая бес­со­бытий­ная веч­ность. Толь­ко «сле­ва» от вре­мен­но­го от­резка ле­тал бес­плот­ный дух Эло­хим, а «спра­ва» тол­пы до­воль­ных пра­вед­ни­ков и без­ра­дос­тных греш­ни­ков пре­быва­ли кто в рай­ской нир­ва­не, кто в ог­ненной ге­ен­не, где ис­пы­тыва­ли кайф и ду­шев­ные му­ки со­от­ветс­твен­но.

Ког­да раз­ви­тие на­ук впер­вые пос­та­вило под воп­рос су­щес­тво­вание хрис­ти­ан­ско­го Бо­га, уче­ные-по­зити­вис­ты пред­по­ложи­ли, что Все­лен­ная су­щес­тво­вала всег­да и бу­дет су­щес­тво­вать всег­да. Это бы­ло пер­вой на­уч­ной мо­делью ми­роз­да­ния.

У этой мо­дели бы­ли свои не­дос­татки. Как ло­гичес­кие, опи­сан­ные вы­ше, так и фи­зичес­кие. Во-пер­вых, ес­ли Все­лен­ная бес­ко­неч­на во все сто­роны, то в ней бес­ко­неч­ное ко­личес­тво звезд, и в лю­бой точ­ке ноч­но­го не­ба дол­жна быть звез­да. То есть ноч­ное не­бо дол­жно све­тить­ся всё!Вмес­то чер­но­го не­ба с гус­то­той звезд дол­жно быть сплош­ное си­яние! Это­го не наб­лю­да­ет­ся. Мо­жет быть, чис­ло звезд хоть и ог­ромно, но все же ко­неч­но?

Во-вто­рых, Эй­нштейн об­ра­тил вни­мание, что звез­ды в веч­ной и рав­но­мер­ной Все­лен­ной под дей­стви­ем гра­вита­ции и бла­года­ря слу­чай­ной не­рав­но­мер­ности дол­жны бы­ли дав­ным-дав­но соб­рать­ся в од­ну ку­чу и сва­лить­ся друг на дру­га. Звез­ды ведь не рас­по­ложе­ны в стро­го ма­тема­тичес­ком объ­ем­но-шах­матном по­ряд­ке, зна­чит, всег­да есть не­кото­рые, пусть не­боль­шие, звез­дные сгу­щения, ко­торые не­мину­емо пос­лу­жат кон­цен­тра­тора­ми гра­вита­ции и вы­зовут сна­чала сла­бое, а по­том все бо­лее на­рас­та­ющее дви­жение дру­гих звезд в сто­рону этих скоп­ле­ний. А там уж и до бе­ды не­дале­ко!.. То есть ста­ци­онар­ная Все­лен­ная поп­росту не­ус­той­чи­ва! А пос­коль­ку она веч­на, то веч­ность на­зад уже дол­жна бы­ла съ­ежить­ся.

По­чему же не про­изош­ло все­об­щей ка­тас­тро­фы? Мо­жет быть, на­ряду с си­лами ми­рово­го тя­готе­ния дей­ству­ют си­лы от­талки­вания? Что­бы при­дать Все­лен­ной рав­но­весие, Эй­нштейн ввел в свои урав­не­ния но­вый член – не­кую кос­мо­логи­чес­кую пос­то­ян­ную, обоз­на­чив ее гре­чес­ким знач­ком «лям­бда». Эта са­мая лям­бда и обес­пе­чива­ла «рас­талки­вание» звезд. Эй­нштейн свою лям­бду не лю­бил. По­тому что, как фи­зик, прек­расно по­нимал, что вы­сосал ее из паль­ца – толь­ко для то­го, что­бы урав­нять чле­ны в фор­му­ле. Ну, и за­од­но спас­ти свою мо­дель Все­лен­ной от «ку­чи-ма­лы».

И мно­гие фи­зики то­же не лю­били эй­нштей­нов­скую лям­бду. По той же при­чине: ес­ли си­лы все­мир­но­го тя­готе­ния наб­лю­дались ими пос­то­ян­но не­во­ору­жен­ным гла­зом (шел, пос­коль­знул­ся, упал, оч­нулся – гипс), то ни­каких сил все­мир­но­го от­талки­вания и в по­мине не бы­ло! Ге­ни­аль­ный Лан­дау зап­ре­щал сво­им сту­ден­там да­же упо­минать об этой тух­лой лям­бде.

В об­щем, фи­зикам нуж­но бы­ло ка­кое-то иное объ­яс­не­ние су­щес­тво­вания Все­лен­ной. И они это объ­яс­не­ние наш­ли. В 1923 го­ду пи­тер­ский про­фес­сор Алек­сандр Фрид­ман на­шел нес­та­ци­онар­ное ре­шение урав­не­ний Эй­нштей­на. Он по­казал, что ес­ли Все­лен­ная рас­ши­ря­ет­ся, то это рас­ши­рение с ус­пе­хом мо­жет за­менить при­думан­ную Эй­нштей­ном «лям­бду рас­талки­вания». Звез­дные скоп­ле­ния по­тому не сва­лива­ют­ся друг на дру­га под дей­стви­ем гра­вита­ции, по­нял Фрид­ман, что га­лак­ти­ки прос­то ак­тивно раз­ле­та­ют­ся друг от дру­га, слов­но вы­лете­ли все из од­но­го цен­тра пос­ле не­ко­его мощ­но­го пер­во­тол­чка. Поз­же это бы­ло под­твержде­но эк­спе­римен­таль­но. В 30-х го­дах аме­рикан­ский ас­тро­ном Хаббл про­ана­лизи­ровал дан­ные ас­тро­номи­чес­ких наб­лю­дений и при­шел к вы­воду, что Фрид­ман аб­со­лют­но прав.

Бы­ло от­кры­то так на­зыва­емое «крас­ное сме­щение» (го­воря­щее, что га­лак­ти­ки дей­стви­тель­но уда­ля­ют­ся от Зем­ли, при­чем, чем они даль­ше, тем быс­трее) и об­на­руже­на фо­новая тем­пе­рату­ра Все­лен­ной, рав­ная 3 гра­дусам по Кель­ви­ну (ми­нус 270 гра­дусов по Цель­сию). В ка­кую сто­рону ни нап­равь ра­ди­оте­лес­коп, отов­сю­ду к нам до­ходит рав­но­мер­ное фо­новое из­лу­чение час­то­той 3*1011Гц, не име­ющее ни­како­го кон­крет­но­го ис­точни­ка. Это теп­ло­вой шум Все­лен­ной, ос­татки ве­ликих тем­пе­ратур, бу­шевав­ших в мо­мент ее рож­де­ния.

Так воз­никла те­ория, ко­торой сей­час при­дер­жи­ва­ют­ся все фи­зики и кос­мо­логи – те­ория Боль­шо­го взры­ва. Се­год­ня на­ука пред­став­ля­ет се­бе рож­де­ние ми­роз­да­ния сле­ду­ющим об­ра­зом...

Мир по­явил­ся из син­гу­ляр­ности. Син­гу­ляр­ность, как из­вес­тно ны­не каж­до­му юно­ше, об­ду­мыва­юще­му житье, – это точ­ка бес­ко­неч­но ма­лого ра­ди­уса с бес­ко­неч­но боль­шой плот­ностью и бес­ко­неч­но боль­шой тем­пе­рату­рой. Ее мгно­вен­ный раз­лет, на­зыва­емый Боль­шим взры­вом, и сот­во­рил ма­терию, вре­мя и прос­транс­тво. Слу­чилось это, по пос­ледним дан­ным, 13,7 мил­ли­ар­дов лет то­му на­зад.

А что бы­ло до син­гу­ляр­ности? И от­ку­да она во­об­ще взя­лась? И где она взя­лась, ес­ли не бы­ло прос­транс­тва?..

Хо­рошие воп­ро­сы. Их всег­да за­да­ют фи­зикам. И фи­зики на­чина­ют чес­тно от­ве­чать, упот­ребляя та­кие вы­раже­ния, как «пер­вичный ва­ку­ум», «хиг­гсо­во по­ле», пос­ле че­го яс­ности у спро­сив­ше­го не при­бав­ля­ет­ся, а же­лание спра­шивать про­пада­ет са­мо со­бой.

По­это­му я на­хожусь в зат­рудне­нии. Но раз уж взял­ся за гуж, не го­вори, что пу­пок на­дор­вал. Нач­нем, по­жалуй. Тем бо­лее что на пер­вый, са­мый ес­тес­твен­ный, воп­рос я в сво­ей жиз­ни от­ве­чал не­од­нократ­но. Как вы по­нима­ете, слу­чалось это ча­ще все­го в сто­ловой на­шей ре­дак­ции где-то меж­ду вто­рым и ком­по­том.

– А что же бы­ло ДО син­гу­ляр­ности? – на го­лубом гла­зу спра­шива­ли ме­ня ре­дак­ци­он­ные де­вуш­ки, лю­бив­шие прис­лу­шивать­ся к на­шим с Ва­лери­ем зас­толь­ным бе­седам.

Воп­рос не­кор­рек­тно пос­тавлен. Здесь не­кор­рек­тность то­го же ро­да, что и в зна­мени­том воп­ро­се «вы уже пе­рес­та­ли пить конь­як по ут­рам?» Крат­ко от­ве­тить не­воз­можно, по­тому что в воп­ро­се уже со­дер­жится ут­вер­жде­ние о том, что вы пь­ете конь­як по ут­рам. И воп­рос ка­са­ет­ся толь­ко од­но­го: пе­рес­та­ли или про­дол­жа­ете. А ес­ли я не пью? Или не конь­як? Или не по ут­рам? Или весь­ма эпи­зоди­чес­ки?

Так и в воп­ро­се о том, что бы­ло до син­гу­ляр­ности. В нем ведь сто­ит сло­веч­ко «до». А оно пред­по­лага­ет шка­лу вре­мени, на ко­торой от­но­ситель­но лю­бой про­из­воль­ной точ­ки мож­но выб­рать сос­то­яние «до» (сле­ва) и сос­то­яние «пос­ле» (спра­ва). А ес­ли эта шка­ла – не пря­мая ли­ния, а луч? Ле­вее на­чаль­ной точ­ки у лу­ча нет ни­чего. Со­от­ветс­твен­но, воп­рос о том, что бы­ло «до» син­гу­ляр­ности, ли­шен смыс­ла. По­тому что вре­мени не бы­ло.

А по­чему фи­зики го­ворят, что вре­мени не бы­ло? А по­тому, что не бы­ло со­бытий.

Ус­лышь­те, что я ска­зал! Это очень важ­ное за­меча­ние – про со­бытия. До­вер­чи­вый мой друг Ва­лера Чу­маков, ко­торый ве­рит не толь­ко в су­щес­тво­вание Бо­га, но и в раз­ные дру­гие глу­пос­ти, всерь­ез ут­вер­жда­ет, что в да­леком свет­лом бу­дущем лю­ди изоб­ре­тут ма­шину вре­мени и нач­нут вов­сю пу­тешес­тво­вать ту­да-сю­да. Как эта ве­ра в ма­шину вре­мени со­чета­ет­ся у не­го с ве­рой в хрис­ти­ан­ско­го Бо­га, я не сов­сем пред­став­ляю. Впро­чем, мо­жет быть, чу­дес­ное вос­кре­шение Хрис­та – де­ло рук при­шель­цев из бу­дуще­го? Не бу­дем фан­та­зиро­вать. Мы-то зна­ем, что вре­мени нет.

Вре­мени нет. Есть дви­жение ма­терии в прос­транс­тве, ко­торое вос­при­нима­ет­ся на­ми как вре­мя.

Я пы­тал­ся объ­яс­нить это Ва­лере. Но по­рой прос­тые ве­щи вос­при­нима­ют­ся людь­ми очень тя­жело...

– Ва­лера! Для то­го что­бы по­пасть в прош­лое, нуж­но «все­го лишь», что­бы все ато­мы, все из­лу­чения, все эле­мен­тарные час­ти­цы во Все­лен­ной бы­ли рас­по­ложе­ны так, как они бы­ли рас­по­ложе­ны в тот мо­мент вре­мени, в ко­торый ты хо­чешь по­пасть – в тех же прос­транс­твен­ных ко­ор­ди­натах и с те­ми же им­пуль­са­ми. Ну, кро­ме тех мо­лекул и ато­мов, ра­зуме­ет­ся, ко­торые сос­тавля­ют те­бя, ведь ты же хо­чешь по­гулять по прош­ло­му, а не прев­ра­тить­ся в мла­ден­ца или ис­чезнуть... Как ты по­нима­ешь, Ва­лера, это не­воз­можно. По мно­гим при­чинам. Нет та­кой энер­гии во Все­лен­ной, что­бы пе­рес­та­вить все ее час­ти­цы в нуж­ное по­ложе­ние и за­пус­тить. Нет та­кого ме­ханиз­ма, что­бы зас­та­вить их это сде­лать. Нет пол­ной ин­форма­ции, где и как рас­по­лага­лись все час­ти­цы Все­лен­ной, до­пус­тим, 25 ок­тября 1917 го­да. (А уж ес­ли учесть прин­цип Гей­зен­берга, ко­торый ина­че на­зыва­ют прин­ци­пом не­оп­ре­делен­ности, за­дача пред­став­ля­ет­ся сов­сем ту­ман­ной... Прин­цип Гей­зен­берга гла­сит, что мы прин­ци­пи­аль­но ни­ког­да не мо­жем знать од­новре­мен­но и им­пульс (ско­рость) и ко­ор­ди­нату час­ти­цы. Но о Гей­зен­берге ни­же.)

Вре­мя – та­кая же ис­кусс­твен­ная при­дум­ка фи­зиков, как энер­гия. Ведь энер­гии то­же не су­щес­тву­ет! Энер­гии не су­щес­тву­ет «в чис­том ви­де». Есть дви­жение, вос­при­нима­емое как ме­ра ки­нети­чес­кой энер­гии. Есть вы­сота подъ­ема те­ла, вос­при­нима­емая как по­тен­ци­аль­ная энер­гия. Есть элек­тро­маг­нитное из­лу­чение, ко­торое фи­зики иног­да дей­стви­тель­но об­зы­ва­ют энер­ги­ей. Но это лишь фи­гура ре­чи. Та­кая же, как «чай­ник за­кипел». Чай­ник ведь не ки­пит, ки­пит во­да в чай­ни­ке. Прос­то пос­ле то­го, как Эй­нштейн на­писал свою ве­ликую фор­му­лу

Е = mс2,

ста­ли го­ворить, буд­то на­ука ус­та­нови­ла связь меж­ду энер­ги­ей и мас­сой. На са­мом де­ле с по­мощью эй­нштей­нов­ской фор­му­лы ста­ло воз­можно вы­разить лю­бую энер­гию в еди­ницах мас­сы (ки­лог­раммах), а лю­бую мас­су – в еди­ницах энер­гии (джо­улях). Не бо­лее. А в фи­зичес­ком смыс­ле фор­му­ла ус­та­нови­ла связь меж­ду ве­щес­твом и из­лу­чени­ем. Из­лу­чение – это не энер­гия. Из­лу­чение – это ма­терия. Ма­терия име­ет три ипос­та­си – ве­щес­тво, по­ле, ва­ку­ум.

А фик­цию энер­гии фи­зики при­дума­ли для об­сче­та про­цес­сов.

И так к ней при­вык­ли, что ста­ли уже вос­при­нимать как неч­то са­мос­то­ятель­но су­щес­тву­ющее.

Вот и вре­мя есть лишь не­кая при­думан­ная ве­личи­на, удоб­ная для рас­че­тов. В ми­ре нет энер­гии. В ми­ре нет вре­мени, есть толь­ко дви­жуща­яся ма­терия. Собс­твен­но, вре­мя всег­да и из­ме­ря­ет­ся по рав­но­мер­но­му дви­жению – хо­дом стрел­ки в ча­сах, пе­ресы­пани­ем пес­ка в стек­лянной кол­бе, обо­рота­ми Зем­ли вок­руг Сол­нца.

А вот по­чему вре­мя нап­равлен­но? Дей­стви­тель­но, в прос­транс­тве мож­но дви­гать­ся как нап­ра­во, так и на­лево, как впе­ред, так и на­зад, а во вре­мени – толь­ко впе­ред. По­чему су­щес­тву­ет стре­ла вре­мени? По той же са­мой при­чине: вре­мени нет. Вре­мя про­яв­ля­ет­ся че­рез за­коны дви­жения ма­терии. А они та­ковы, что не­кото­рые про­цес­сы идут нап­равлен­но. Это, собс­твен­но, и вос­при­нима­ет­ся на­ми как стре­ла вре­мени.

Нап­ри­мер, теп­ло от го­ряче­го те­ла пе­реда­ет­ся ме­нее наг­ре­тому. По­чему? А чис­то ста­тис­ти­чес­ки. Ведь теп­ло – ме­ра ско­рос­ти час­ти­чек те­ла. Го­рячие, то есть быс­трые час­ти­цы, сту­ка­ясь с хо­лод­ны­ми, пе­реда­ют им часть сво­его им­пуль­са, ско­рос­ти урав­ни­ва­ют­ся. Ко­неч­но, те­оре­тичес­ки воз­мо­жен ва­ри­ант, ког­да мед­ленная час­тичка так удач­но стук­нет быс­трую, что ско­рость быс­трой еще боль­ше уве­личит­ся, а мед­ленная сов­сем ос­та­новит­ся. Но это край­не ма­лове­ро­ят­ное прос­транс­твен­ное со­чета­ние ско­рос­тей и нап­равле­ний дви­жения (мед­ленный атом «дог­нал» сза­ди быс­трый и под­тол­кнул под оп­ре­делен­ным уг­лом). Ча­ще все­го про­ис­хо­дят обыч­ные ха­отич­ные со­уда­рения, вы­рав­ни­ва­ющие ско­рос­ти. Так что зна­мени­тое Вто­рое на­чало тер­мо­дина­мики, зап­ре­ща­ющее пе­реда­чу теп­ла от хо­лод­ных тел го­рячим, но­сит чис­то ста­тис­ти­чес­кий ха­рак­тер. И теп­ло­вая смерть Все­лен­ной, пред­ска­зан­ная Кла­узи­усом – ди­тя ста­тис­ти­чес­кой фи­зики... Это – тер­мо­дина­мичес­кая сос­тавля­ющая стре­лы вре­мени. Есть и иные сос­тавля­ющие.

При стол­кно­вении двух про­тонов по­луча­ет­ся яд­ро «тя­жело­го во­доро­да», по­зит­рон и ней­три­но:

р + р ? 2Н + е+ + ?

Это од­на из тех ре­ак­ций, ко­торые идут в нед­рах звезд не­боль­шой мас­сы. Те­оре­тичес­ки все ре­ак­ции в при­роде об­ра­тимы. Но!

Пос­ле стол­кно­вения ней­три­но уле­тело прочь из звез­ды со ско­ростью све­та – и по­минай как зва­ли. Те­оре­тичес­ки мож­но пред­ста­вить се­бе встре­чу тя­жело­го во­доро­да, по­зит­ро­нам шаль­но­го ней­три­но. Од­на­ко ве­ро­ят­ность этой встре­чи, во-пер­вых, чрез­вы­чай­но ма­ла. А во-вто­рых, ней­три­но прак­ти­чес­ки не вза­имо­дей­ству­ет с ве­щес­твом. Эта шаль­ная час­тичка мо­жет лег­ко про­шить свин­цо­вую пли­ту тол­щи­ной от Зем­ли до Сол­нца. Так что и по этой при­чине ве­ро­ят­ность об­ратной ре­ак­ции нич­тожна. По­тому звез­ды и све­тят, что идут в них нап­равлен­ные (не­об­ра­тимые) ре­ак­ции.

По­тому и су­щес­тву­ет то, что мы вос­при­нима­ем как нап­равле­ние вре­мени, как не­об­ра­тимость. Ко­торая на са­мом де­ле – лишь нап­равлен­ные ре­ак­ции.

Но­ворож­денный мир

Итак, мы не мо­жем ска­зать, что бы­ло «до» син­гу­ляр­ности. За­то мы мо­жем ска­зать, что бы­ло пос­ле. И выс­ка­зать не­кото­рые пред­по­ложе­ния о том, как она воз­никла.

Пред­ста­вим се­бе: вре­мя от Сот­во­рения – ноль. Син­гу­ляр­ность – бес­ко­неч­ная плот­ность, бес­ко­неч­ная тем­пе­рату­ра, бес­ко­неч­но ма­лый раз­мер. Точ­ка. Точ­ка от­сче­та.

На­чали! Ког­да с мо­мен­та на­чала ми­ра прош­ло 10-35 се­кун­ды. Ве­ликое Вза­имо­дей­ствие пе­рес­та­ло су­щес­тво­вать... Так... Ка­жет­ся, я из­рядно влип. Те­перь мне при­дет­ся объ­яс­нять, что та­кое Ве­ликое Вза­имо­дей­ствие. Ма­тери­аль­чик еще на па­ру-трой­ку по­пуляр­ных кни­жек...

Приз­нать­ся, я ис­пы­тываю не­кото­рые зат­рудне­ния, раз­ду­мывая над этой частью кни­ги. Мне со­вер­шенно не­яс­но, что и в ка­кой ме­ре тре­бу­ет по­яс­не­ния. Нуж­но ли мне из­ла­гать школь­ный курс, или чи­татель не ду­рак и при­мер­но пред­став­ля­ет, как ус­тро­ено ве­щес­тво и чем от­ли­ча­ет­ся ней­трон от про­тона. Во вся­ком слу­чае я очень хо­чу на это на­де­ять­ся, что­бы иметь воз­можность не пе­рес­ка­зывать то, что и так дол­жен знать лю­бой куль­тур­ный че­ловек. Мне не хо­чет­ся ве­рить, что сре­ди мо­их чи­тате­лей есть лю­ди, ко­торые не по­нима­ют прин­ци­пов ор­га­низа­ции таб­ли­цы Мен­де­ле­ева и не в кур­се фи­зичес­ко­го смыс­ла но­мера хи­мичес­ко­го эле­мен­та. А ес­ли по­доб­ные лю­ди еще су­щес­тву­ют, им нуж­но прек­ра­тить чте­ние дан­ной кни­ги, пой­ти и не­мед­ленно по­весить­ся. Так вый­дет го­раз­до гу­ман­нее для все­го ци­вили­зован­но­го че­лове­чес­тва. Не тя­ните, умо­ляю вас...

Вы еще здесь?.. Лад­но, чи­тай­те даль­ше, дя­дя шу­тит...

И все-та­ки в деб­ри фи­зики мы с ва­ми уг­лублять­ся не бу­дем. Ска­жу вкрат­це, для справ­ки, что лю­бые со­бытия, про­ис­хо­дящие в на­шем ми­ре, объ­яс­ня­ют­ся толь­ко че­тырь­мя глав­ны­ми фи­зичес­ки­ми вза­имо­дей­стви­ями – гра­вита­ци­он­ным, силь­ным, сла­бым, элек­тро­маг­нитным.

Гра­вита­ци­он­ное вза­имо­дей­ствие от­ве­ча­ет за все­мир­ное тя­готе­ние. За вра­щение Зем­ли вок­руг Сол­нца, за то, что мы хо­дим по на­шей пла­нете, а не уле­та­ем с нее к чер­то­вой ма­тери. Лю­бой пред­мет, име­ющий мас­су, при­тяги­ва­ет­ся к лю­бому дру­гому мас­сивно­му пред­ме­ту. Та­ково про­яв­ле­ние од­но­го из свой­ств ве­щес­тва – мас­сы.

Дру­гое свой­ство ве­щес­тва – элек­три­чес­кий за­ряд. Ес­ли «гра­вита­ци­он­ный за­ряд» име­ет как бы один знак (все те­ла мас­сивны, а все мас­сы при­тяги­ва­ют­ся), то элек­три­чес­ких за­рядов два – по­ложи­тель­ный и от­ри­цатель­ный. Од­но­имен­ные за­ряды от­талки­ва­ют­ся, раз­но­имен­ные при­тяги­ва­ют­ся, все хо­рошо... Это на­зыва­ет­ся элек­тро­маг­нитным вза­имо­дей­стви­ем. Элек­тро­маг­нитное вза­имо­дей­ствие от­ве­ча­ет поч­ти за все, что мы наб­лю­да­ем вок­руг се­бя, за всю хи­мию, би­оло­гию, уп­ру­гость, си­лы тре­ния... Хи­мичес­кие, би­оло­гичес­кие, ме­хани­чес­кие ре­ак­ции – это все раз­ные про­яв­ле­ния элек­тро­маг­нитно­го вза­имо­дей­ствия.

Силь­ное вза­имо­дей­ствие – это внут­ри­ядер­ные си­лы, они от­ве­ча­ют за связь про­тонов и ней­тро­нов в яд­ре ато­ма. Ес­ли бы не эти чу­дес­ные си­лы, атом­ные яд­ра вмиг раз­ле­телись бы под дей­стви­ем сил элек­трос­та­тичес­ко­го от­талки­вания, ведь они сло­жены из од­но­имен­но за­ряжен­ных час­тиц – про­тонов!

На­конец, сла­бое вза­имо­дей­ствие. Его еще на­зыва­ют рас­падным. Оно от­ве­ча­ет за прев­ра­щения эле­мен­тарных час­тиц в мик­ро­мире. При сла­бом вза­имо­дей­ствии, как пра­вило, вы­деля­ет­ся ней­три­но. Ес­ли бы не ней­трин­ные ре­ак­ции, не све­тило бы нам сол­нышко!

Счи­та­ет­ся, что в пер­вое мгно­вение су­щес­тво­вания ми­ра, ког­да раз­мер Все­лен­ной сос­тавлял нес­коль­ко мик­рон, че­тыре ми­ровых вза­имо­дей­ствия бы­ли не­от­ли­чимы друг от дру­га и пред­став­ля­ли со­бой од­но Ве­ликое Вза­имо­дей­ствие. Все уси­лия фи­зиков сей­час нап­равле­ны на раз­ра­бот­ку те­ории, ко­торая объ­еди­нила бы че­тыре вза­имо­дей­ствия в од­но – су­пер­симмет­ричное – вза­имо­дей­ствие. Это бы­ло бы здо­рово и мно­гое объ­яс­ни­ло бы в ми­ре, но по­ка что уда­лось раз­ра­ботать толь­ко мо­дель элек­трос­ла­бого вза­имо­дей­ствия, объ­еди­нив в од­но элек­тро­маг­нитное и сла­бое...

Но вер­немся к на­шему ми­ру, ко­торо­му 10-35 се­кун­ды от ро­ду. Тем­пе­рату­ра ми­ра в этот мо­мент сос­тавля­ла 1014 ГэВ, а плот­ность его бы­ла 1080 г/см3. Что­бы вы име­ли пред­став­ле­ние о том, что та­кое 1014 ГэВ, я ска­жу, что это 1027 гра­дусов Кель­ви­на.

То есть тем­пе­рату­ра ми­ра на тот мо­мент бы­ла 1000 000 000 000 000 000 000 000 000 гра­дусов по Кель­ви­ну. Или по Цель­сию, тут уж без раз­ни­цы.

А воз­раст ми­ра сос­тавлял

______________________1_______________________

100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

до­лю се­кун­ды.

При этом ди­аметр Все­лен­ной рав­нялся 10 сан­ти­мет­рам. Нем­но­гим боль­ше тен­нисно­го мя­ча.

Имен­но в этот миг гра­вита­ци­он­ное вза­имо­дей­ствие от­де­лилось от Ве­лико­го, по­высив раз­но­об­ра­зие ми­ра «на еди­нич­ку». Это и бы­ло пер­вым ша­гом эво­люции. Что во­об­ще та­кое эво­люция? Эво­люция – это про­цесс ус­ложне­ния ма­тери­аль­ных сис­тем.

Даль­ше Все­лен­ная стре­митель­но раз­ду­валась, «об­ме­нивая» тем­пе­рату­ру на прос­транс­тво. Энер­гия (тем­пе­рату­ра) Все­лен­ной быс­тро па­дала, а сце­на для бу­дущих дей­ствий (прос­транс­тво) стре­митель­но рас­ши­рялась. (Поз­же зна­мени­тый фи­зик Алек­сандр Лин­де на­зовет это стре­митель­ное рас­ши­рение ин­фля­ци­ей.) Ме­ханизм эво­люции за­пус­тился.

В пер­вые мгно­вения не бы­ло ни­какой раз­ни­цы меж­ду ве­щес­твом и из­лу­чени­ем – они бы­ли сим­метрич­ны, не­раз­ли­чимы. В мно­гочис­ленных стол­кно­вени­ях ве­щес­тво прев­ра­щалось в по­ле, а по­ле – в ве­щес­тво. Поз­же ве­щес­тво и из­лу­чение раз­де­лились. От­де­лилось силь­ное вза­имо­дей­ствие, и их ста­ло уже три – гра­вита­ци­он­ное, силь­ное и элек­трос­ла­бое.

В мо­мент вре­мени 10-12 се­кун­ды на­конец сла­бое вза­имо­дей­ствие от­де­лилось от элек­тро­маг­нитно­го. Плот­ность ми­ра тог­да сос­тавля­ла 1020 г/см3, тем­пе­рату­ра – 1016 К, а раз­мер приб­ли­жал­ся к мил­ли­ар­ду ки­ломет­ров.

Шло вре­мя. И в мо­мент, ког­да Все­лен­ной стук­ну­ло 10-6 се­кун­ды, а ее тем­пе­рату­ра упа­ла до ве­личин сов­сем уже неп­ри­лич­ных – 1013К, бед­няжку раз­ду­ло до 100 мил­ли­ар­дов ки­ломет­ров, а квар­ки на­чали сли­пать­ся и фор­ми­ровать ней­тро­ны и про­тоны. Здесь не­об­хо­димо ма­лень­кое по­яс­не­ние. Как из­вес­тно, прак­ти­чес­ки все ве­щес­тво, ко­торое мы ви­дим вок­руг се­бя, «сде­лано» из трех эле­мен­тарных час­тиц – про­тона, ней­тро­на и элек­тро­на. Сей­час фи­зики, ко­торые за­нима­ют­ся эле­мен­тарны­ми час­ти­цами, пред­по­лага­ют, что про­тоны и ней­тро­ны стро­ят­ся из бо­лее мел­ких час­ти­чек – квар­ков. На этом пред­по­ложе­нии они да­же пос­тро­или но­вую те­оре­тичес­кую на­уку – кван­то­вую хро­моди­нами­ку. На­ука хо­рошая по­лучи­лась, вот толь­ко про­верить ее на прак­ти­ке ни­как не­воз­можно: что­бы раз­бить про­тон на квар­ки, не­об­хо­димо при­ложить со­вер­шенно не­во­об­ра­зимую энер­гию, ко­торая су­щес­тво­вала в пер­вые мгно­вения жиз­ни Все­лен­ной. Тог­да энер­гии го­рячей Все­лен­ной хва­тало для то­го, что­бы от­ры­вать квар­ки друг от дру­га. Те­перь нас­та­ли иные вре­мена.

Это очень важ­ный мо­мент в по­нима­нии ме­ханиз­мов эво­люции! Тех са­мых ме­ханиз­мов, ко­торые дей­ству­ют на всех при­род­ных уров­нях. За­пом­ни­те пер­вое пра­вило эво­люции: как толь­ко энер­гия свя­зи меж­ду час­тичка­ми ста­новит­ся вы­ше шаль­ной энер­гии сре­ды, так по­яв­ля­ют­ся пер­вые струк­ту­ры, ко­торые сре­да уже не мо­жет раз­ру­шить: си­ленок не хва­та­ет. По­чему не рас­тво­ря­ет­ся и не рас­сы­па­ет­ся ка­мень? По­тому что энер­гия ок­ру­жа­юще­го его воз­ду­ха не­дос­та­точ­на для то­го, что­бы ра­зор­вать свя­зи внут­ри кам­ня. Но ес­ли мы нач­нем по­вышать энер­гию сре­ды, ка­мень ра­но или поз­дно рас­пла­вит­ся и рас­те­чет­ся.

Брак – это сов­мес­тное со­житель­ство двух че­лове­чес­ких час­ти­чек. Но ес­ли мы нач­нем по­вышать аг­рессив­ную энер­гию сре­ды, соз­да­вать лю­дям не­выно­симые труд­ности в жиз­ни, их брак рас­па­дет­ся. Энер­гия сре­ды пре­высит энер­гию брач­ной свя­зи.

Впро­чем, до бра­ков нам еще да­леко, у нас по­ка что прош­ло толь­ко 10-6 се­кунд. Все­лен­ная пред­став­ля­ла со­бой ка­шу из леп­то­нов, из­лу­чения, про­тонов и ней­тро­нов. Пос­мотрим, что ста­ло с этой ка­шей даль­ше.

Пос­коль­ку взор­вавша­яся Все­лен­ная рас­ши­ря­ет­ся, ее тем­пе­рату­ра па­да­ет – и ве­щес­твен­ные струк­ту­ры еще боль­ше ус­ложня­ют­ся. Ког­да с мо­мен­та рож­де­ния ми­ра прош­ла од­на де­сятая до­ля се­кун­ды, тем­пе­рату­ра ми­ра упа­ла до 30 мил­ли­ар­дов гра­дусов. В это вре­мя на­чали фор­ми­ровать­ся пер­вые яд­ра ге­лия (два про­тона, два ней­тро­на) и дей­то­на (тя­жело­го во­доро­да).

Важ­ный мо­мент – прак­ти­чес­ки все час­ти­цы но­ворож­денной Все­лен­ной к это­му мо­мен­ту уже про­ан­ни­гили­рова­ли со сво­ими ан­ти­час­ти­цами, то есть вза­имо­унич­то­жились, прев­ра­тив­шись во вспыш­ки све­та. В «жи­вых» ос­тался ми­зер – од­на мил­ли­ар­дная часть то­го, что бы­ло. Де­ло в том, что час­тиц ока­залось на од­ну мил­ли­ар­дную до­лю боль­ше, чем ан­ти­час­тиц. Вот из этой од­ной мил­ли­ар­дной и сос­то­ит те­перь весь наш мир. Лишь од­на мил­ли­ар­дная часть то­го, что бы­ло, ос­та­лась! Я го­ворю это за­тем, что­бы вы по­няли вто­рое эво­люци­он­ное пра­вило – ко­личес­тво не­удач­ных по­пыток на мно­го по­ряд­ков пре­выша­ет ко­личес­тво удач­ных. При­рода дей­ству­ет без пла­на. При­рода дей­ству­ет всле­пую. Ме­тодом проб и оши­бок. По­это­му ей при­ходит­ся ра­ботать с боль­шим за­пасом. Нап­ри­мер, что­бы по­лучил­ся мир, ей «приш­лось» соз­дать ве­щес­тва в мил­ли­ард раз боль­ше не­об­хо­димо­го.

И сра­зу третье пра­вило эво­люции: с те­чени­ем вре­мени чис­ло удач­ных по­пыток рас­тет! Из мил­ли­онов се­мян оду­ван­чи­ка вы­жива­ет од­но-два. Из 1 145 000 ус­триц-маль­ков вы­жива­ет од­на. По­это­му, что­бы про­дол­жить вид, ус­три­ца от­кла­дыва­ет 150 000 000 ик­ри­нок. Кос­ми­чес­кие циф­ры, прав­да?.. Но с по­выше­ни­ем уров­ня ор­га­низа­ции ма­терии чис­ло удач­ных по­пыток воз­раста­ет. Что­бы вы­жил де­сяток маль­ков осет­ра, при­роде уже не нуж­ны мил­ли­ар­ды ик­ри­нок, дос­та­точ­но ты­сяч. Пол­ве­ка – век на­зад в кресть­ян­ских семь­ях вы­жива­ло до по­лови­ны ро­див­шихся де­тей. Сей­час у сов­ре­мен­ных го­рожан вы­жива­ют поч­ти все. Это наг­лядное дей­ствие эво­люции. К это­му дей­ствию мы еще вер­немся не раз.

...Итак, ми­нула ты­сяча лет. Все­лен­ную раз­ду­ло еще боль­ше, ее тем­пе­рату­ра упа­ла до 30 000 гра­дусов (1эВ), и ста­ло воз­можным по­яв­ле­ние пер­вых ато­мов. Де­ло в том, что энер­гия свя­зи элек­тро­на с яд­ром ато­ма рав­на 1эВ. И как толь­ко энер­гия сре­ды упа­ла ни­же этой от­метки, элек­тро­ны пе­рес­та­ли от­ры­вать­ся от яд­ра.

Прош­ло 200 мил­ли­онов лет. Тем­пе­рату­ра Все­лен­ной упа­ла при­мер­но до 300 К. На­чали фор­ми­ровать­ся бо­лее слож­ные струк­ту­ры – звез­ды. Они кон­денси­рова­лись из меж­звездно­го га­за, ко­торый сос­то­ял, в ос­новном, из во­доро­да с при­месью ге­лия. (Еще нес­коль­ко лет на­зад счи­талось, что пер­вые звез­ды заж­глись толь­ко че­рез мил­ли­ард лет пос­ле на­чала ми­ра, од­на­ко пос­ледние ас­тро­номи­чес­кие дан­ные сок­ра­тили этот срок впя­теро.)

Даль­ней­шая эво­люция ве­щес­тва шла уже в нед­рах звез­дных то­пок. Все, что сто­ит в пе­ри­оди­чес­кой сис­те­ме хи­мичес­ких эле­мен­тов пра­вее и ни­же ге­лия, то есть прак­ти­чес­ки вся таб­ли­ца Мен­де­ле­ева, – это про­дукт «звез­дных фаб­рик». В ре­зуль­та­те ядер­ных ре­ак­ций, ко­торые я сей­час не бу­ду при­водить, что­бы сов­сем не рас­пу­гать чи­тате­лей, в нед­рах пер­во­го по­коле­ния звезд бы­ло про­из­ве­дено то ве­щес­тво, из ко­торо­го сос­то­им мы с ва­ми – все эти уг­ле­роды, маг­нии, кис­ло­роды, же­лезо... в об­щем, все, кро­ме тран­су­рано­вых. Хи­мичес­кие эле­мен­ты, рас­по­ложен­ные в таб­ли­це Мен­де­ле­ева пра­вее же­леза, вы­раба­тыва­ют­ся при взры­вах свер­хно­вых звезд.

В за­виси­мос­ти от мас­сы звез­да мо­жет ли­бо ти­хо угас­нуть, ли­бо взор­вать­ся. Не­кото­рые звез­ды взры­вались, рас­ки­дывая по га­лак­ти­ке на­рабо­тан­ный ма­тери­ал. Меж­звездная пыль под воз­дей­стви­ем гра­вита­ции кон­денси­рова­лась в пы­левые об­ла­ка, из ко­торых фор­ми­рова­лось вто­рое по­коле­ние звезд – уже с пла­нет­ны­ми сис­те­мами. Из этих ве­ществ сфор­ми­рова­лись и мы. Так что кто-то из ас­тро­номов был со­вер­шенно прав, ког­да ска­зал, что лю­ди сос­то­ят из пеп­ла умер­ших звезд. Это не по­эти­чес­кая фра­за, это прос­тая кон­ста­тация фак­та.

Во­об­ще про­цесс фор­ми­рова­ния и го­рения звезд весь­ма ин­те­ресен, и я обя­затель­но уде­лил бы ему по­боль­ше мес­та, но бо­юсь уже зло­упот­реблять вни­мани­ем чи­тате­ля. Упо­мяну лишь, что эво­люция ве­щес­тва в меж­звездных прос­то­рах до­ходит до ор­га­ничес­ких со­еди­нений. То есть ор­га­ничес­кие ве­щес­тва впер­вые по­яв­ля­ют­ся не на пла­нетах, как ду­ма­ют мно­гие, а пря­мо в меж­звездной пы­ли. В шта­те Ари­зона, в об­серва­тории Китт Пик сто­ит ра­бота­ющий на мил­ли­мет­ро­вых вол­нах ра­ди­оте­лес­коп, спе­ци­аль­но пред­назна­чен­ный для по­ис­ка в меж­звездном га­зе мо­леку­ляр­ных со­еди­нений. С его по­мощью бы­ло ус­та­нов­ле­но, что ту­ман­ность Ори­она яв­ля­ет­ся так на­зыва­емым ГМО – ги­гант­ским мо­леку­ляр­ным об­ла­ком. И в сос­та­ве это­го об­ла­ка при­сутс­тву­ют та­кие слож­ные ор­га­ничес­кие со­еди­нения, как ме­тил, фор­маль­де­гид, изо­ци­ано­вая кис­ло­та, му­равь­иная кис­ло­та, ме­танол, ме­тила­мин, ди­мети­ловый эфир и дру­гие. К сло­ву ска­зать, мно­гие из этих ор­га­ничес­ких мо­лекул яв­ля­ют­ся ос­но­вой мо­леку­лы ДНК.

...Это все при­меры фи­зичес­кой и хи­мичес­кой эво­люции ве­щес­тва. До эво­люции би­охи­мичес­кой и сле­ду­ющей за ней би­оло­гичес­кой, а так­же со­ци­аль­ной мы по­ка еще не доб­ра­лись. Нам нуж­но ре­шить еще один воп­рос, о ко­тором в звез­дных ски­тани­ях мы как-то по­забы­ли: а от­ку­да воз­никла син­гу­ляр­ность?