Вселенная. Жизнь. Разум - Наука (И.С. Шкловский)

т. е. состоящими из сотен или тысяч миллиардов звезд. Скорее они родственны га-
лактическим ядрам, мощность излучения которых, как мы видели, довольно бы-

стро меняется. Есть, однако, разница в масштабе явления: мощность излучения
квазаров превосходит мощность излучения сейфертовских ядер в тысячи раз! Из
того факта, что за какую-нибудь неделю квазар заметно меняет свой блеск (за счет
непрерывного спектра, так как интенсивность его линий излучения остается неиз-

менной), следует простой, но очень важный вывод, что линейные размеры его излу-

чающей области не превосходят нескольких световых недель, т. е. близки к сотой

доле парсека, между тем как размеры галактик исчисляются многими тысячами

парсек. И такой ничтожный по астрономическим масштабам объем излучает энер-
гию в сотни раз больше, чем какая-нибудь гигантская звездная система типа нашей

Галактики! Это указывает на грандиозность тех физических процессов, которые

там происходят.

Сейчас в общем ясно, что имеется непрерывная последовательность ком-

пактных объектов, идущая от ядер нормальных галактик, через ядра сейфертовских
галактик, радиогалактик к квазарам, где действуют какие-то сходные, а скорее все-
го — одинаковые физические процессы, отличающиеся лишь масштабом энерговы-
деления. Кстати заметим, что, если отвлечься от красного смещения, спектры ква-
заров удивительно похожи на спектры сейфертовских ядер. И там, и тут мы имеем
дело с быстрыми движениями облаков горячего газа. Однако в квазарах масса это-
го газа достигаЪг миллионов солнечных масс, что в тысячи раз больше, чем у сей-
фертовских ядер. Имеются и другие общие черты. Как некоторые квазары, так

и некоторые сейфертовские ядра характеризуются меняющимся со временем до-
вольно мощным радиоизлучением *). Из характера изменений со временем на раз-
ных частотах радиодиапазона можно сделать вывод, что в обоих случаях наблю-
даются выбрасывания облаков космических лучей, которые довольно быстро
расширяются.

Итак, квазары — это что-то похожее (или даже тождественное) на «сверх-

мощные» галактические ядра. Хотя в настоящее время мы еще очень далеки от по-
нимания их природы, кое-какие соображения по этому поводу можно уже
высказать.

Прежде всего обращают на себя внимание крайне малые размеры области, где

сосредоточена первопричина самого феномена ядра галактики. Так, например, у на-
шей Галактики размеры самого центрального источника радиоизлучения не превос-

ходят нескольких тысячных парсека. Возможно, что эти размеры не превышают ра-

диус орбиты Юпитера, т. е. 10

см. Несомненно, что наблюдаемое радиоизлучение

вызывается потоками электронов очень высоких энергий, движущихся в магнитном
поле. Из наблюдаемой мощности этого излучения следует, что ежесекундно в этой
малой области выделяется до 10

эргов энергии в форме космических лучей. Это

в миллион раз больше мощности солнечного излучения! Откуда же берется эта

энергия, что это за могучий ускоритель там работает?

Нельзя исключить, что ядро нашей Галактики — это одна черная дыра

с огромной массой, в миллионы раз превышающей массу Солнца, либо множество

менее массивных черных дыр, движущихся в этой малой области. Заметим, кстати,

что если в центре нашей Галактики находится одна черная дыра с массой в мил-

лион солнечных масс, ее размеры будут больше радиуса Солнца лишь в 4 раза.

На гигантскую центральную черную дыру непрерывно натекает межзвездный

газ. Совершенно так же, как в случае звездной черной дыры Лебедь Х-1 (см. гл. 8)
газ образует быстро вращающийся диск и постепенно падает в «дыру», выделяя
при этом огромное количество энергии.

*) Так же как и ядра галактик, далеко не все квазары активны, т. е. меняют свои свой-

ства со временем.

Черная дыра в центре нашей Галактики — сравнительно скромное образование.

У других галактик и квазаров массы черных дыр могут быть в десятки тысяч раз
больше.

Наблюдаемая активность галактических ядер связана с неравномерностью вы-

падания на соответствующие «черные дыры» окружающего газа.

Следует подчеркнуть, что пока еще «черно-дырная» теория галактических ядер

является только гипотезой, правда, весьма правдоподобной. Будем надеяться, что
скоро эта важнейшая проблема астрономии будет решена.

Многое, может быть, очень важное, остается пока загадочным и непонятным.

Давно уже, например, удивляет тот факт, что квазары определенно избегают ско-

плений галактик, между тем как по крайней мере 90% всех галактик сосредоточены
в скоплениях. Имеются и другие проблемы, еще ждущие своего решения.

В заключение этой главы заметим, что для проблемы распространенности жиз-

ни во Вселенной феномен активных взрывающихся ядер представляет опреде-
ленный интерес. Если такие взрывы достаточно мощны и происходят не так уже
редко (скажем, раз в несколько десятков миллионов лет), вряд ли из-за высокого
уровня жесткой радиации там где-нибудь может развиваться жизнь. С другой сто-
роны, можно представить себе такую ситуацию, когда не катастрофически высокий
уровень такой радиации является благоприятным фактором для возникновения
и развития жизни. Для этого процесса взрывы ядер галактик могут иметь даже

большее значение, чем вспышки близких сверхновых. Следует, однако, подчеркнуть,
что мощность взрывов в нашей Галактике, по-видимому, всегда была незначитель-
ной и серьезного влияния на развитие жизни в ней они не оказали.

7. Большая Вселенная

Человеческое мышление не терпит ограничений. Несомненно, у читателей воз-

ник вопрос: откуда взялось то первоначальное достаточно разреженное газовое
облако, из которого в дальнейшем образовались скопления галактик и галактики?
Здесь мы сталкиваемся, пожалуй, с самой грандиозной проблемой современного
естествознания. Речь идет о так называемой «космологической проблеме». Космо-
логия занимается исследованием структуры и развития всей наблюдаемой нами
части Вселенной. Конечна или бесконечна Вселенная, какая у нее геометрия, в чем
причина разбегания галактик, вызывающего наблюдаемое красное смещение,—

вот вопросы, которыми занимается космология.

Эти вопросы связаны с общей проблемой эволюции Вселенной, в частности

с ее наблюдаемым расширением. Если, как это считают в настоящее время, ско-
рость «разлета» галактик увеличивается на 50 км/с на каждый миллион парсек, то
экстраполяция к прошлому приводит к удивительному результату: примерно
20 млрд лет назад вся Вселенная была сосредоточена в очень маленькой области.

Многие ученые считают, что в то время плотность Вселенной была около 10

г/см

, т. е. такая же, как и у атомного ядра. А еще раньше, когда возраст

Вселенной исчислялся ничтожными долями секунды, ее плотность была значитель-

но выше ядерной. Проще говоря, Вселенная тогда представляла собой одну гигант-
скую «частицу» сверхъядерной плотности. -По каким-то причинам эта «частица»
пришла в неустойчивое состояние и взорвалась. Последствия этого взрыва мы
и наблюдаем сейчас как разлет системы галактик.

Возникает естественный вопрос: не означает ли (в предположении, что изло-

женная гипотеза справедлива), что около 20 млрд лет назад было «начало света»?

Отсюда один шаг до представления, что 20 млрд лет назад был сотворен мир...

Надо сказать, что церковники широко использовали и используют описанное одно

из возможных следствий наблюдаемого разлета галактик для религиозной пропа-

ганды. На этом примере видно, как церковь пытается использовать выводы совре-
менной науки, предварительно исказив и извратив их.

Следует, однако, иметь в виду, что если вывод о том, что 20 млрд лет назад

вся Вселенная представляла собой сверхплотную «ядерную» каплю, является пра-
вильным (а это, по-видимому, так), всякие рассуждения о «начале» и тем более «со-
творении» мира являются ненаучными. Вообще само понятие «время» при таких

огромных плотностях может потерять всякий наглядный смысл. Столь же бессмыс-

ленно говорить в таких условиях о каком-то «начале времени». Здесь должны были
действовать законы квантовой теории тяготения — науки, которая пока еще не со-

здана. Излишне подчеркивать, что в условиях такой Вселенной — сверхплотной «ча-

стицы» — никакая жизнь невозможна.

Нужно, однако, заметить следующее: нельзя заранее исключить, что наблюдае-

мая нами сейчас картина разлета галактик происходила с одинаковой скоростью
и в сколь угодно далеком прошлом. Ведь можно считать, что в прошлом скорость
разлета галактик была другой и, в частности, меньшей. Некоторые космологи по-

лагали, что Вселенная не расширялась «от точки» с постоянной скоростью, а как
бы пульсировала между конечными пределами ее средней плотности. Это означало
бы, что в прошлом скорость разлета галактик была меньше, чем сейчас, а еще

раньше система галактик, может быть даже с ж и м а л а с ь , т.е. галактики п р и -
б л и ж а л и с ь друг к другу с тем большей скоростью, чем большее расстояние их
разделяло. И в будущем наблюдаемая нами сейчас эпоха красного смещения посте-
пенно может смениться эпохой фиолетового смещения.

Необходимо, однако, заметить следующее. Если бы даже гипотеза «пульсирую-

щей Вселенной» оказалась правильной, она не стала бы альтернативой гипотезе

«сверхплотной частицы» как начального состояния Вселенной. Дело в том, что
нельзя себе представить неограниченно большое число пульсаций между преде-
лами средней плотности, которые ниже ядерной.

В самом деле, во Вселенной идет н е о б р а т и м ы й процесс — превращение

водорода в гелий при термоядерных реакциях в недрах звезд. В наблюдаемой нами
(довольно значительной) части Вселенной уже несколько десятков процентов ато-

мов водорода превратилось в атомы гелия. На этот процесс могло уйти самое
большее несколько десятков миллиардов лет. Если бы Вселенная в том примерно
виде, в каком мы ее наблюдаем сейчас, существовала свыше сотни миллиардов лет,
она была бы «почти гелиевая». Весь водород уже давно «выгорел» бы, светимости

звезд, образующих галактики, были бы малы. Но этого заведомо нет. Другими
словами, наблюдаемая нами Вселенная термодинамически достаточно молода. Так
как пульсации Вселенной между не слишком большими пределами плотности не
могут изменить темп эволюции звезд, можно сделать вывод, что если пульсации
Вселенной в прошлом и имели место, число их можно пересчитать по пальцам
одной руки...

Можно себе представить (по крайней мере, математически) неограниченно

большое число пульсаций, при которых, однако, в каждом цикле Вселенная сжи-
мается по крайней мере до ядерных плотностей. Ядра гелия (так же как и других

элементов) при этом распадаются на нуклоны и как бы «обезличиваются». А потом

все опять начинается сначала... В этой модели Вселенная вполне может быть упо-
доблена легендарной птице Феникс...

Вряд ли, однако, это так. Простое повторение циклов по существу исключает

развитие Вселенной в целом, что философски совершенно неприемлемо. И уже если
Вселенная когда-то «взрывалась» и стала расширяться — не проще ли считать, что
это было один раз*)...

Развитие астрофизики, и особенно радиоастрономии, в последние годы показа-

ло полную несостоятельность концепции пульсирующей между конечными преде-
лами плотности Вселенной (см. ниже).

По настоящему альтернативой концепции эволюционирующей от «сверхплот-

ной частицы» Вселенной является гипотеза «не меняющейся», сохраняющей свои

характеристики Вселенной, которой придерживался известный английский астрофи-
зик Хойл и некоторые другие ученые. Неизменность Вселенной (несмотря на ее рас-
ширение) в этой гипотезе достигается допущением, что имеет место непрерывное

«творение» материи из... ничего. Эта странная идея физически ничем не была
обоснована.

О Лишь в 1986 г. советский астрофизик А. Д. Линде выдвинул гипотезу,

подкрепляющую модель. Он предположил, что «творение» материи происходит
из вакуума, обладающего в большей части объема Вселенной сверхвысокой

плотностью. Этот процесс происходит в виде рождения расширяющихся пузырей
обычного вещества, в одном из которых мы и живем. О

Окончательно решить вопрос — эволюционирует ли Вселенная или остается не-

изменной — смогли только астрономические наблюдения. Эти же наблюдения дол-

жны решить вопрос об общих свойствах Вселенной (например, вопрос об ее конеч-
ности, характере метрики и пр.).

Наиболее эффективными для решения космологической проблемы являются

радиоастрономические методы исследования. Современные большие радиотеле-

скопы позволяют изучать радиогалактики и квазары (см. гл. 1,6), удаленные на та-
кие огромные расстояния, при которых уже начинают сказываться релятивистские

эффекты.

*) Можно, правда, полагать, что в предыдущие циклы образования (алактик и звезд

не происходило. Однако это предположение выглядит довольно искусственным.

Вопрос о замкнутости пространства в принципе может быть решен измерением

угловых расстояний между компонентами двойных радиогалактик*). До недавне-

го времени считалось, что расстояния между этими компонентами меняются
в сравнительно небольших пределах**) и составляют около 100 тыс. пк. Если бы

пространство было евклидовым, то угол между компонентами неограниченно
уменьшался по мере увеличения расстояния до радиогалактик. Если же простран-

ство неевклидово, то, как оказывается, этот угол будет уменьшаться только до

определенного предела (около 20") и при дальнейшем увеличении расстояния оста-
нется постоянным или даже начнет р а с т и .

Пока таких наблюдений, которые должны быть очень многочисленны, чтобы

исключить случайные эффекты, нет. Однако в перспективе ближайшего десятилетия

они вполне могут быть выполнены.

Прежде всего, радиоастрономические наблюдения позволяют уверенно исклю-

чить гипотезу «неизменной» Вселенной. Найдено, что пространственная плотность
радиогалактик и квазаров, удаленных от нас на расстояние в несколько миллиардов
световых лет, значительно больше, чем в сравнительной «близости» от нас***). Это

означает, что в б о л е е ранние эпохи эволюции Вселенной отношение числа радио-
галактик к числу всех галактик было значительно больше, чем сейчас. Причиной

этого явления может быть, например, значительно большая плотность межгалакти-

ческого газа. Следовательно, приток этого газа в области галактических ядер был
тогда значительно более интенсивен, чем в нашу эпоху расширения Вселенной. Ес-

ли взрывы в галактических ядрах, являющиеся причиной образования радиогалак-
тик, связаны, как полагает автор, с притоком межгалактического газа, то, очевидно,

наблюдаемый радиоастрономами эволюционный эффект будет объяснен. Впрочем,

*) Установлено, что двойственность весьма распространена среди радиогалактик

(см., например, рис. 33).

**) Сейчас выяснилось, что расстояния между компонентами двойных радиогалактик

меняются в довольно широких пределах, что осложняет задачу, но не делает ее безнадежной.

***) Разумеется, «близость» в этом случае следует понимать относительно: речь идет об

объектах, находящихся от нас не дальше, чем, например, миллиард световых лет.

возможны и другие объяснения. Но, так или иначе, радиоастрономические наблю-
дения говорят о том, что миллиарды лет назад Вселенная была другая, чем сейчас,
т. е. она эволюционирует.

Однако самый выдающийся вклад в космологию радиоастрономия сделала

в 1965 г., когда при испытании новой, весьма чувствительной приемной радиоаппа-
ратуры в лаборатории Бэлла (США) на волне около 7 см был обнаружен совершен-
но новый тип космического радиоизлучения, интенсивность которого со всех напра-
влений на небе была одинаковой. На более длинных волнах это излучение

наблюдать затруднительно, так как оно «маскируется» более интенсивным ра-
диоизлучением Галактики и Метагалактики. Дело в том, что, как показали даль-

нейшие наблюдения на других волнах сантиметрового диапазона, интенсивность

этого излучения растет с ростом частоты пропорционально квадрату последней,

между «тем как интенсивность галактического и мета-
галактического синхротронного радиоизлучения до-

вольно быстро падает с ростом частоты (рис. 34). Спектр
и интенсивность вновь открытого «изотропного» радио-
излучения соответствует черному телу, нагретому до
температуры около 3 К. Это излучение заполняет
всю Метагалактику, так как никакой концентрации

к Млечному Пути не обнаруживает (оно ведь «изо-
тропно»!). Простой расчет показывает, что плотность
энергии нового типа излучения составляет приблизи-
тельно 10

- 1 2

эрг/см

. Это значительно больше плот-

ности всех видов энергии в Метагалактике, например,
энергии оптического излучения от галактик, кинетиче-
ской энергии движения материи и пр. Только плот-

ность энергии покоя, равная , где — средняя (или,

как говорят, «размазанная») плотность метагалактического вещества, превышает
плотность энергии открытого в 1965 г. нового вида излучения.

Объяснение этого таинственного «трехградусного» излучения, наполняющего

всю Вселенную, было дано быстро. Еще в 1948 г. известный физик Г. А. Гамов (тот
самый, который за двадцать лет до этого объяснил -распад радиоактивных ядер

на основе представлений квантовой механики) разработал теорию первоначально
очень горячей расширяющейся Вселенной. Речь идет о самых ранних этапах ее эво-
люции, когда не было ни звезд, ни галактик, ни даже тяжелых элементов, (ведь по-

следние образуются только в недрах звезд; см. гл. 6). По мере расширения этого
чрезвычайно горячего «огненного шара» его температура должна быстро падать

(по той же причине, по которой охлаждается расширяющийся в пустоту газ). Нако-
нец, когда температура газа упадет приблизительно до 4000 К (как показывают
расчеты, это было тогда, когда «возраст» Вселенной был около 500 тыс. лет, а раз-
меры примерно в 1000 раз меньше современных), водород перестанет быть ионизо-
ванным. После этого заполняющее Вселенную излучение (которое в ту эпоху со-

ответствовало нагретому до 4000 К телу) перестанет взаимодействовать
с веществом и в дальнейшем будет менять свою интенсивность и спектральный со-
став не так, как расширяющаяся материя. Расчеты показывают, что по мере расши-
рения Вселенной это излучение будет все время сохранять свой «равновесный» ха-
рактер (т. е. описываться известной формулой Планка), а его температура будет
убывать обратно пропорционально размерам Вселенной. Между тем газ будет ох-

лаждаться значительно быстрее обратно пропорционально квадрату «размеров»

Вселенной *). Так как после «отклейки» излучения от вещества Вселенная увеличила

*) Под «размерами» расширяющейся Вселенной здесь понимается расстояние между

двумя какими-нибудь точками, которое в процессе расширения непрерывно растет.

свои размеры более чем в 1000 раз, то сейчас температура заполняющего Вселен-

ную излучения должна быть около 3 К; именно это излучение и было обнаружено
сотрудниками лаборатории Бэлла. Таким образом, это излучение не генерируется

какими-либо телами «современной» Вселенной, а отражает ее состояние на раннем
этапе эволюции. По этой причине автор книги назвал его «реликтовым» и сейчас
этот термин получил всеобщее распространение. Подобно тому, как некоторые

виды животных и растений являют собой анахронизм и оказываются «застывши-
ми» остатками той жизни, которая была на Земле в прошедшие геологические эпо-
хи (например, сумчатые млекопитающие, некоторые виды рыб и т. д.), трехградус-
ное излучение есть как бы «реликт» давно прошедшего этапа в эволюции мира.

Обнаружение «реликтового» излучения, наряду с открытием Хабблом «разбе-

гания» галактик, является крупнейшим достижением наблюдательной космологии.

Оно резко сокращает количество возможных гипотез об эволюции Вселенной. На-
пример, оно наверняка закрывает гипотезу «стационарной», не меняющейся со вре-
менем Вселенной, о которой речь шла выше, по крайней мере в ее первона-
чальном виде. Оно делает также несостоятельной гипотезу пульсирующей между
конечными значениями средней плотности Вселенной.

Теперь можно считать полностью доказанным основное положение: Вселенная

эволюционирует, и притом сильнейшим образом. Вместе с тем открытие «реликто-
вого» излучения и его объяснение демонстрирует поистине безграничные возмож-

ности познания объективно существующего, реального мира. Стоит немного заду-
маться: до 1963 г. максимальное наблюдаемое значение красного смещения было

z = 0,47 (для радиогалактики ЗС 295 — см. предыдущую главу). В этом случае
наблюдаемый объект излучал тогда, когда размеры Вселенной были в полтора
раза меньше, чем сейчас, и она была моложе в два раза. Всего лишь 20 лет назад
это считалось большим достижением. Открытие квазаров резко увеличило возмож-
ности астрономов «заглядывать» в прошлое Вселенной :• квазар с z ~ 4 (а такие
объекты наблюдаются, см. гл. 6) соответствует размерам Вселенной, уже примерно

в 5 раз меньшим, чем сейчас, и возрасту, в 10 раз меньшему! Это, конечно, гигант-
ское продвижение «назад». И вот всего лишь через 2 года после обнаружения ква-
заров открывается реликтовое излучение, позволяющее наблюдать Вселенную, ког-
да ее размеры были примерно в 1000 раз меньше современных, а возраст — в
десятки тысяч раз меньше. И мы «непосредственно» видим, что в столь отдален-

ную эпоху еще никаких галактик и звезд не было и в помине, а Вселенная предста-
вляла собой просто расширяющееся, довольно горячее облако водородно-гелиевой
плазмы с плотностью в несколько тысяч частиц на кубический сантиметр. Это -
простейшая астрофизическая плазма, сходная с плазмой планетарных туманностей,

но только «попроще» — ведь тяжелых элементов, присутствующих в планетарных

туманностях, тогда еще не было. Есть, однако, одно существенное различие: в то
время как плотность излучения в планетарных туманностях сравнительно невелика,
наш «огненный шар» наполнен равновесным планковским излучением, плотность
энергии которого на много порядков больше, чем плотность тепловой энергии
плазмы *). И вот надо представить, что закономерное развитие этого простейшего
плазменного облака, наполненного равновесным излучением, привело к той неве-

роятно богатой картине Вселенной, которую мы сейчас наблюдаем. Огромное
разнообразие звезд, включая сюда и нейтронные звезды, планеты, кометы, живую

материю с ее невероятной сложностью и много еще такого, о чем мы сейчас не
имеем даже понятия, — все в конце концов развилось из этого примитивного плаз-
менного облака. Невольно напрашивается аналогия с каким-то гигантским геном,
в котором была закодирована вся будущая, невероятно сложная история материи

*) При этом на каждый протон вещества Вселенной приходится несколько десятков

миллионов квантов. Важно отметить, что это отношение сохранится в течение всей дальней-

шей эволюции Вселенной..

во Вселенной... Конечно, это весьма поверхностная аналогия, но чувство безмерно-
го удивления остается, по крайней мере у автора этой книги...

Кто может поручиться за то, что успехи науки в ближайшие несколько лет или

десятилетий не позволят «заглянуть» в еще более ранние эпохи эволюции Вселен-
ной? Заглянуть не глазами теоретиков (которым в известных пределах «все позво-
лено»), а найти экспериментально нечто похожее на «реликтовые» кванты, но даю-

щие информацию о гораздо более молодой Вселенной. Какой же она была до того,
как излучение «отклеилось» от вещества? Ясно одно: она была еще меньшей, более
горячей и более плотной. Никаких квантов излучения от той далекой эпохи сохра-

ниться во Вселенной не могло. Похоже на то, что, в принципе конечно, сохранить-
ся могли только нейтрино, для которых чудовищной плотности слои вещества — не
преграда. Возможно, что когда-нибудь удастся наблюдать во Вселенной нейгрино,

сохранившиеся во Вселенной от тех времен, когда ее возраст был меньше тысячных
долей секунды, плотность превышала ядерную, а температура была выше, чем де-
сятки миллиардов Кельвинов, т. е. она была той самой «ядерной сверхчастицей»,
о которой речь шла в начале этой главы. Сейчас нейтринная астрономия делает
свои первые, совсем еще робкие шаги. Ее развитие будет неизбежно сопряжено
с огромными трудностями. Но высочайшая цель — найти во Вселенной реальные
(т. е. материальные) следы первых мгновений жизни Вселенной — должна оправдать

все усилия на трудном пути развития нейтринной астрономии. Похоже на то, что
первые следы уже найдены. Мы уже неоднократно говорили о химической эволю-
ции Вселенной, о ее непрерывном обогащении тяжелыми элементами, возникающи-
ми путем нуклеосинтеза в недрах звезд — стационарных и взрывающихся. В частно-
сти, в течение многих миллиардов лет происходил процесс обогащения космическо-
го вещества гелием за счет водорода. Возникает, однако, вопрос: можно ли таким
образом объяснить происхождение в с е г о космического гелия? Оказывается, нет.
В противном случае яркость удаленных галактик была бы значительно больше на-

блюдаемой. Это означает, что большая часть космического гелия (так же как и дей-
терия) образовалась на дозвездной стадии эволюции Вселенной. Расчеты показы-
вают, что это было тогда, когда плотность Вселенной была близка к ядерной,

а температура исчислялась многими миллиардами Кельвинов. Но это означает, что

возраст Вселенной исчислялся немногими минутами! Таким образом, хотя и кос-

венным путем, но, опираясь на реальные астрономические наблюдения галактик,
мы можем заглянуть в эпоху, когда она была еще в сотни тысяч раз моложе, чем

в эпоху «отклейки» реликтового излучения!

Вернемся, однако, к эпохе эволюции Вселенной, когда произошла «отклейка»

излучения от вещества и возникли «реликтовые» кванты, улавливаемые совре-
менными радиотелескопами. Впереди еще гигантский эволюционный путь до совре-
менного состояния Вселенной. Плазма довольно быстро становится нейтральным
водородно-гелиевым атомарным газом. Этот газ, расширяясь, быстро охлаждается,

гораздо быстрее, чем излучение. Можно показать, что молекулы водорода обра-
зоваться не успеют — слишком мала скорость соответствующей химической реакции.

Когда размеры Вселенной увеличатся в несколько десятков раз, а температура газа
опустится ниже 5 К, наступит следующий очень важный период ее развития. Пер-
воначально почти однородная газовая среда разобьется на отдельные сгустки.

В чем причина такой «фрагментации»? Ведь первоначально такие сгустки представ-

ляли собой просто области Метагалактики, где плотность вещества только незна-
чительно превышает среднюю плотность. Как же возникли эти области с избыточ-
ной плотностью в почти однородном, да еще к тому же быстро расширяющемся
веществе Вселенной? На этот, казалось бы, такой простой вопрос современная
наука не дает еще однозначного ответа. С достоверностью можно только ска-

зать, что «зародыши» неоднородности Вселенной в ней присутствовали в с е г д а ,
если угодно — и з н а ч а л а . Вселенная н и к о г д а не была с т р о г о однородной,

она была п о ч т и однородной даже в первые мгновения своего существования.
И надо ясно понимать, если бы не эти «зародыши» неоднородности, история ее

развития была бы совсем другой и, прежде всего убийственно скучной, лишенной
какого бы то ни было многообразия форм и, конечно, жизни. Может быть, эти
«зародыши неоднородности» и есть тот «сверх-ген», о котором речь шла выше...

Итак, из «зародышей» неоднородности Вселенной (о происхождении и природе

которых мы пока не знаем ничего достоверного) вполне закономерным, теоретиче-

ски осмысленным путем при z ~ 10—100 возникли гигантские газовые сгустки. Из

этих сгустков, являющихся «протоскоплениями» галактик, путем дальнейшей фраг-
ментации образовались меньшие сгустки. Каждый такой сгусток, характеризовав-

шийся определенной массой и вращательным моментом, постепенно эволюциони-
ровал в галактику. После этого расширение Вселенной сводилось к разлету
галактик (т. е. к непрерывному увеличению расстояния между галактиками), между
тем как сами галактики практически не расширялись.

Таким образом,- нарисованная картина показывает, что галактики, а потом

звезды образовались на сравнительно позднем этапе эволюции Вселенной, когда
размеры последней были примерно в 10— 100 раз меньше, чем сейчас. На ранних
этапах своей эволюции галактики, по-видимому, были значительно более «ак-
тивны», чем в наши дни (об активности галактик, точнее их ядер, см. предыдущую

главу). Именно поэтому количество радиогалактик и квазаров в ту довольно отда-

ленную от нас эпоху было значительно больше, чем сейчас, о чем речь шла выше.

Далеко не весь газ Вселенной сконденсировался в галактики. Некоторая часть

газа осталась в межгалактическом пространстве. Ультрафиолетовое и рентгенов-

ское излучение образовавшихся к тому времени звезд и галактических ядер будет
ионизировать и нагревать межгалактический газ. Температура его подымется до

многих десятков миллионов Кельвинов*). Таким образом, ожидаемая довольно
высокая температура межгалактического газа в современной Вселенной есть резуль-
тат его «вторичного» разогрева — ведь к моменту образования скоплений галактик
он был очень холодный. Межгалактическое пространство заполнилось также сверх-
энергичными заряжёнными частицами — космическими лучами, которые образова-
лись в результате активности ядер галактик и взрывов сверхновых звезд. До обра-
зования галактик во Вселенной не было космических лучей так же, как и тяжелых
элементов. Постепенно Вселенная стала принимать те черты, которые мы сейчас

наблюдаем.

Итак, Вселенная эволюционировала и эволюционирует. Эта эволюция, являю-

щаяся ее основной особенностью, наблюдается на всех уровнях. Мы сейчас обрисо-
вали картину эволюции Вселенной в целом от примитивной водородно-гелиевой
плазмы до того грандиозного по своему многообразию феномена, который мы на-
блюдаем сейчас. В свою очередь эволюционируют галактики от простейших обла-
ков до сложных спиральных звездных систем с огромным разнообразием популя-
ций. Об эволюции звезд мы уже говорили в гл. 4. В гл. 9 речь будет идти об
эволюции планетных систем. И, конечно, огромную эволюцию претерпела жизнь
на Земле и, как можно полагать, на других планетах.

Современная наука о Вселенной — астрономия — вся насквозь эволюционна. Не

всегда так было. Только развитие нашей науки, потребовавшее огромных усилий

от ее творцов, привело к эволюционному взгляду на Вселенную, причем не в плане
умозрительных заключений, а на основе строгого анализа фактов. В XVIII, XIX

и даже первой половине XX столетия астрономия была статичной, застывшей.
Изучались с большой точностью движения планет и комет, модели звездных ат-
мосфер, их химический состав. И это, конечно, было очень важно. Но истинная

*) Недавно было обнаружено рентгеновское излучение от межгалактического газа в ско-

плениях галактик; согласно этим наблюдениям температура межгалактического газа около

Кельвинов, а плотность ~10

- 4

частицы на кубический сантиметр или ~10

- 2 8

г/см

картина меняющейся, поражающей многообразием явлений, богатой «скачками» и

взрывами Вселенной стала ясной астрономам только в последнюю четверть века.

Этот период «бури и натиска» по справедливости может быть назван «революцией

в астрономии». В первую треть нашего века аналогичную революцию пережила
физика. Сейчас мы являемся свидетелями революционного взрыва в биологии.
Вместе с последней астрономия в наши дни находится в авангарде наук о природе.

Однако вернемся к космологии. Для решения общих вопросов о геометрии

и метрике Вселенной очень важно оценить среднюю плотность вещества в ней. Эта
оценка имела бы большое значение для выбора модели Вселенной, т. е. для вопро-
са о ее конечности или бесконечности. Оказывается, что «размазанная» плотность

галактик дает величину, меньшую чем 10

-30

г/см

Пока еще, однако, не совсем ясен вопрос, какая доля вещества во Вселенной

находится в форме межгалактического газа. Можно только полагать, что этот газ
должен быть очень горячим и достаточно разреженным. Если, например, окажется,
что средняя плотность межгалактического вещества не больше размазанной плот-
ности галактик, Вселенная не будет замкнута (так называемая «открытая модель»).

Имеются основания полагать, что важнейший вопрос о плотности межгалактиче-
ской среды будет в близком будущем окончательно решен методами рентгеновской
астрономии.

Для того чтобы Вселенная была замкнута, нужно, чтобы средняя плотность

межгалактического газа была примерно в 30 раз больше «размазанной» плотности

галактик. Вряд ли это так. Если же все-таки окажется, что Вселенная замкнута, сле-
дует иметь в виду, что это является некоторой характеристикой четырехмерного
пространственно-временного многообразия. Непонимание этого обстоятельства ча-
сто находит свое выражение в недоумевающем вопросе: если Вселенная замкнута,
то что же находится за ее пределами? Конечно, можно было бы представить и дру-
гие Вселенные, более или менее сходные с нашей, если бы Мир (или «Сверхвселен-
ная») был многообразием пяти или большего количества измерений. Нет, однако,
никаких серьезных оснований в пользу этого произвольного предположения (см.,
впрочем, конец этой главы).

Приходится также слышать мнение, что вывод о замкнутости Вселенной

якобы несовместим с философией диалектического материализма. Это, конечно, за-

блуждение. Основным атрибутом Вселенной с точки зрения философии диалектиче-

ского материализма является ее о б ъ е к т и в н о е существование и познаваемость.

Нелепо связывать судьбу этой философии с каким-нибудь конкретным свойством
Вселенной, например свойством конечности или бесконечности. Закономерности
Вселенной потому и называются о б ъ е к т и в н ы м и , что не зависят от предвзятых
взглядов отдельных людей, плохо понимающих дух философии диалектического
материализма.

Для проблемы происхождения и развития жизни во Вселенной ее расширение

имеет очень большое значение. Как легко показать математически, плотность поля
излучения в бесконечной Вселенной, равномерно заполненной излучающими объек-
тами, должна быть очень большой. Так как в этом случае звезды должны экрани-

ровать друг друга, то поверхностная яркость неба должна быть такой же, как
у звезд или Солнца. Иными словами, небо было бы ослепительно ярко, а темпера-
тура вещества во всей Вселенной была бы около 5—10 тыс. К. Тот факт, что яр-
кость неба, обусловленная излучением всех объектов Вселенной, все-таки незначи-
тельна, хотя Вселенная может быть и бесконечной, требует объяснения. Эта
проблема известна астрономам уже свыше полутора столетий. Она получила на-
звание «фотометрический парадокс».

Еще в XIX столетии делались попытки устранить фотометрический парадокс

при помощи тех или иных гипотез о характере распределения излучающих объек-
тов во Вселенной. Эти попытки, однако, носили весьма искусственный характер

и оказались неудачными. Столь же неудачны были попытки устранения фотометри-

ческого парадокса путем введения поглощающей материи, распределенной по всей

Вселенной. Анализ показал, что наличие такой поглощающей свет материи только
усилило бы парадокс.

Развитие современной космологии, основывающейся на теории относительно-

сти и подтвержденной наблюдениями реликтового излучения, устранило фотоме-

трический парадокс. Решающим обстоятельством является наличие красного сме-

щения в спектрах галактик. Благодаря этому явлению кванты света — фотоны,

излученные очень далекими галактиками и дошедшие до нас, как бы «дегради-
руют» или «тощают»: соответствующие им длины волн станорятся все больше

и больше, а энергии уменьшаются. Излучение самых удаленных от нас частей Все-

ленной благодаря явлению красного смещения уходит в длинноволновую, невиди-
мую область спектра, и его интенсивность сильно падает. Можно сказать, что крас-

ное смещение как бы «срезает» излучение далеких областей Вселенной, тем самым
устраняя фотометрический парадокс.

Необходимо подчеркнуть, что явление красного смещения, вызванного расши-

рением, разлетом галактик, благоприятствует возникновению и развитию жизни
в тех или иных уголках Вселенной. Если бы Вселенная не расширялась и была бы
бесконечной, температура в ней была бы настолько высокой, что даже простейшие

молекулярные соединения вряд ли могли образоваться. Конечно, нарисованная

в этой главе картина развития и эволюции Вселенной является самой общей и по
мере развития науки должна конкретизироваться и уточняться. Не исключено, раз-

умеется, что отдельные важные детали этой картины претерпят существенное изме-

нение. Но основной вывод, к которому подводит нас развитие космологии и астро-
физики во второй половине XX столетия, вряд ли будет поколеблен: в истории
развития Вселенной, рассматриваемой как целое, были (и, вероятно, будут) эпохи,
весьма затрудняющие, если не исключающие, возникновение и развитие жизни.

Жизнь есть закономерный э т а п развития материи во Вселенной. Тем более это
относится к разумной жизни.

После того как современная астрофизика восстановила далекое прошлое Все-

ленной и были освещены все этапы ее удивительного развития, начиная от сверхго-
рячего и сверхплотного состояния, имеет смысл обсудить ее б у д у щ е е развитие.

В самом деле, более чем уместно поставить вопрос: а как будет выглядеть Вселен-
ная в далеком будущем? Мы уже знаем, что в далеком прошлом она к а ч е -

с т в е н н о отличалась от современного своего состояния. Можно ли ожидать
качественного отличия состояния будущей Вселенной от современного?

Для ответа на этот вопрос надо прежде всего знать, замкнута Вселенная или,

напротив, открыта. Другими словами, будет ли Вселенная сколь угодно долго рас-
ширяться («открытая» модель Вселенной) или когда-нибудь ее расширение сменит-
ся сжатием*). Выше мы уже подчеркивали, что окончательный выбор между этими
двумя моделями сделать пока нельзя. Это будет возможно тогда, когда с полной

надежностью будет определена средняя («размазанная») плотность вещества во
Вселенной.

Заметим, что размазанная плотность галактик в несколько десятков раз мень-

ше критической. Существует, однако, косвенный метод определения средней плот-

ности вещества во Вселенной. Выше мы заметили, что дейтерий во Вселенной мог
образоваться только в первые минуты после Большого Взрыва, когда плотность

*) Характер поведения Вселенной вполне аналогичен поведению камня, брошенного

вверх в поле земного тяготения. Если его первоначальная скорость достаточно велика, он

преодолеет тяготение и будет все время удаляться от Земли (аналог «открытой» модели). Ес-

ли же скорость недостаточна, тяготение остановит его и он упадет обратно (аналог «закры-

той» модели).

и температура были достаточно велики. Зная количество дейтерия в межзвездной

среде (в 50000 раз меньше, чем водорода) и тогдашнюю температуру Вселенной,
можно найти ее плотность. Этот метод дает значение плотности в сотню раз мень-
шую, чем критическая. В настоящее время это один из главных аргументов
в пользу открытой модели.

Сравнительно просто предсказать будущее Вселенной для «закрытой» модели.

Уж если Вселенная начнет сжиматься, то этот процесс ничто не остановит и она,
в конце концов, пройдя через компактную, сверхплотную горячую фазу, сожмется
в точку. В этом случае Вселенная как бы повторит историю «в обратном порядке».

Весь цикл «расширение -»остановка -» сжатие» должен занять время порядка

100 миллиардов лет. Так как со времени начала расширения прошло «только»

15 — 20 миллиардов лет, то мы (в случае «закрытой» модели) находились бы в нача-

ле цикла. Начнет ли Вселенная после своего сжатия в точку новый цикл расшире-
ния? Будут ли новые циклы полным подобием предыдущего (т. е. нашего, в кото-
ром мы живем)? Однозначных ответов на эти вопросы пока нет, хотя вряд ли
можно ожидать тождества разных циклов. Например, при каждом новом цикле мо-
гут образовываться совершенно разные элементарные частицы, что, конечно, ради-

кально отразится на характере его протекания.

В случае «открытой» модели, которой придерживается сейчас большинство

космологов и специалистов по внегалактической астрономии, при своем неограни-

ченном расширении Вселенная и материя, из которой она состоит, в невообразимо
далеком будущем претерпят ряд к а ч е с т в е н н ы х изменений. Необходимо под-
черкнуть, что речь идет о чудовищно огромных интервалах времени, по сравнению
с которыми 15 — 20 миллиардов лет, прошедших после первоначального взрыва
Вселенной, кажутся мгновением. Что и говорить — в случае открытой модели «у
нас в запасе вечность», хотя эту категорию постичь нашими жалкими чувствами,
мягко выражаясь, затруднительно. В этой связи следует заметить, что как

огромные, так и ничтожно малые величины, мы воспринимаем условно, всегда при-
меряя к ним свой весьма ограниченный жизненный опыт. Именно это мы имели

в виду, когда в гл. 1 рассказывали о пространственных и временных масштабах
Вселенной. Добавим к этому, что физики, занимающиеся элементарными частица-
ми, ничтожный интервал времени 10

- 2 3

с (время жизни самых нестабильных час-

тиц, так называемых «резонансов») отождествляют со временем, за которое части-
ца, движущаяся со скоростью с, пробегает отрезок, равный размеру ядра (10

- 1 3

см).

Вернемся, однако, к открытой модели Вселенной. Что ее ожидает в столь

необозримо удаленном от нас будущем?

Прежде всего, через 10

лет (что во много тысяч раз превышает возраст со-

временной Вселенной) «остынут», исчерпав свое ядерное горючее, все карликовые
звезды с массой, превышающей несколько сотых долей солнечной массы. Эти
звезды превратятся в белые карлики, которые, остывая, станут холодными «черны-
ми» карликами с размерами порядка Земли и с очень большой плотностью. Несмо-
тря на то, что взаимные случайные сближения звезд в галактиках будут происхо-
дить редко, через 10

лет по этой причине практически все планеты будут

оторваны от своих материнских звезд. По этой же причине (случайные сближения
звезд) спустя ~ 10

лет по крайней мере 90% всех звезд покинут свои галактики,

а центральные области последних сожмутся, образуя весьма массивные (М ~

~ 10

) черные дыры. Итак, наступит эпоха, когда галактики прекратят свое су-

ществование (от них останутся только массивные черные дыры), а из звезд останут-
ся только холодные белые карлики. При этом отдельные звезды будут участвовать
в расширении Вселенной.

До этой эпохи разлетались только галактики, размеры которых сравнительно

мало менялись, так что расстояния между звездами были такими же, как в нашу
эпоху, т. е. несколько световых лет. Теперь же расстояния между соседними звезда-

4 И. С. Шкловский

ми будут в начале этой эпохи превышать много мегапарсек и дальше будут неогра-

ниченно расти. Расстояния между с о с е д н и ми звездами станут превосходить ны-
нешние расстояния до квазаров, исчисляемые миллиардами парсек. Если учесть,
что к тому времени все звезды будут белыми карликами весьма низкой светимости,
то на воображаемом небосклоне какого-нибудь ничтожного такого карлика ника-
ких светил ни в какой телескоп обнаружить будет нельзя. До чего же эти звезды бу-
дут изолированы — страшно даже представить. И какая там будет царить черная
ночь...

Переходя к неизмеримо более удаленному будущему, мы должны учитывать

качественно новые изменения в самой структуре материи. Прежде всего, нельзя ис-
ключить возможность того, что с материей могут произойти «крупные неприятно-
сти». Дело в том, что нельзя гарантировать стабильность протонов — основных

«кирпичей», из которых построена вся материя. Существующие экспериментальные

данные гарантируют, что период радиоактивного распада протона во всяком слу-
чае превышает 10

лет. Но где гарантия, что протон останется стабильным в тече-

ние неизмеримо больших промежутков времени? Существуют, например, теории,

согласно которым протоны самопроизвольно распадаются на у-кванты и нейтрино
за время ~ 10

лет. Сейчас уже планируются эксперименты, имеющие целью обна-

ружить самопроизвольный распад протонов. Если эти эксперименты дадут положи-

тельный результат, то Вселенная через ~ 10

лет будет представлять совокупность

разлетающихся квантов и нейтрино с непрерывно убывающей (по мере расширения

Вселенной) энергией. Хочется, однако, верить (сейчас речь может идти только о в е -

р е), что протон абсолютно стабильная частица и такой мало интересный финал на-
шей Вселенной не угрожает...

Имеется еще одна серьезная проблема: где гарантия того, что законы при-

роды, действующие во Вселенной в современную эпоху, будут действовать в чудо-
вищно отдаленном будущем? Гарантий, конечно, нет, но обнадеживающее обстоя-
тельство все же имеется. Одним из удивительнейших открытий последних
десятилетий является обнаружение естественного уранового реактора в Габоне (За-

падная Африка). По причине высокого уровня выделения нейтронов за последние
пару миллиардов лет изотопный состав в окрестных минералах там сильно изме-

нен. И вот оказывается, что из анализа относительного содержания изотопов сама-

рия следует, что в этих ядрах баланс электромагнитных и ядерных сил поддержи-

вается на постоянном уровне по крайней мере миллиарды лет! Это и доказывает

неизменность законов природы по крайней мере в течение миллиардов лет!

Итак, для дальнейшего анализа мы будем придерживаться гипотез об абсо-

лютной стабильности протонов и неизменности законов природы. В таком случае

следует считаться с тем, что через ~ 10

лет любое твердое тело становится даже

при абсолютном нуле жидким. Значит, все остывшие белые карлики, некогда быв-
шие звездами — «хорошими и разными», станут сферическими жидкими каплями!

Еще через чудовищный промежуток времени ~ 10

1500

(!) лет любое вещество ста-

новится радиоактивным. Дело в том, что за такие промежутки времени легкие ядра
будут «сливаться» в более тяжелые, а тяжелые станут делиться. В результате этих
процессов все жидкие капли — бывшие звезды — станут железными.

Но что произойдет с другой компонентой Вселенной — бывшими массивными

звездами и ядрами галактик, ставшими черными дырами? Для дальнейшего анали-
за очень существен вывод, полученный несколько лет тому назад выдающимся ан-
глийским теоретиком Хокингом. Он показал, что черные дыры отнюдь не являют-
ся «вечными образованиями» (как это считалось раньше). Через промежутки
времени, пропорциональные кубам их масс, они «испаряются», излучая электромаг-
нитные волны с длиной порядка размеров черной дыры. Например, черная дыра
с массой, равной 10 солнечным массам (что близко к массе подозреваемой чер-

ной дыры Лебедь Х-1) «испарится» через 10

лет, излучая радиоволны дли-

ной около 30 км. А сверхмассивная черная дыра ( — бывшее ядро
какой-нибудь галактики) испарится через 10

лет, излучая сверхдлинные волны

длиной порядка десяти астрономических единиц. Итак, все черные дыры — «звездные»

и «ядерно-галактические» в конце концов превратятся в сверхдлинноволновое

электромагнитное излучение. Останутся от Вселенной только плотные, жидкие, -хо-
лодные железные капли. Но это еще не все! Оказывается, что когда истечет больше,

чем 10

1026

(!!!) лет, эти железные капли превратятся либо в нейтронные звезды

(которые потом превратятся в черные дыры), либо прямо в черные дыры. Послед-
ние же, практически мгновенно (всего за «какие-нибудь» 10

лет), испарятся.

Итак, в открытой модели, при всех вариантах (даже если протон нестабилен!)

в конечном итоге Вселенная превратится в совокупность разлетающихся сверхдлин-
новолновых квантов, а также нейтрино малых энергий. Остается только утешаться
тем, что это будет, мягко выражаясь, ох, как не скоро! Имеется огромное количе-
ство проблем, неизмеримо более актуальных, от решения которых зависит будущее
человечества и его отдельных представителей. Все же согласитесь, любопытно
знать, что будет со Вселенной в необозримо далеком будущем. Такова уж природа

человека...

В заключение этой главы остановимся на очень интересном и, по-видимому,

важном вопросе о соотношениях между «мировыми константами» макро и микро-
миров. Мы увидим, что для интересующей нас проблемы жизни во Вселенной эти
соотношения играют решающую роль.

Из современной физики известно, что все закономерности мира управляются

четырьмя типами взаимодействий: 1) электромагнитными, 2) гравитационными,
3) слабыми и 4) сильными. Первый тип взаимодействия определяет структуру ато-

мов, а следовательно, описывает всю картину явлений в химии и физике (за исклю-

чением ядерных процессов). Он характеризуется «константой взаимодействия» — за-
рядом электрона е, связанной с известной безразмерной постоянной тонкой

структуры ( — постоянная Планка, с — скорость света). Грави-

тационное взаимодействие достаточно массивных тел имеет решающее значение

для планетной, галактической и метагалактической астрономии. Оно может харак-
теризоваться своей константой взаимодействия — гравитационной постоянной G

и связанной с ней безразмерной . Сильные взаимодействия до-

минируют в области атомных ядер и элементарных частиц, в то время как слабые
описывают такие процессы, как -радиоактивность. Для сильных и слабых взаимо-
действий также можно ввести свои константы взаимодействия, по смыслу анало-

гичные Они обозначаются как и и имеют определенные значения.

Несомненно, приведенная выше классификация взаимодействий отражает со-

временный уровень физической науки. Вполне возможно, что в будущем (может

быть, и недалеком) взаимодействия будут либо полностью объединены, либо их
останется меньше. (Это означает, что между константами взаимодействия может
быть какая-то связь.) Но это обстоятельство не должно уменьшить наше удивление

тому факту, что между константами взаимодействия и характеристиками Вселен-

ной существует какая-то странная зависимость. Например, где

и t

- радиус и возраст В с е л е н н о й , = 0,53-10

- 8

см - радиус первой

орбиты боровской модели водородного атома. Другими словами, отношение радиуса
Вселенной (R

~ 10

см, так как возраст Вселенной t

~ 10

лет = 3- 10

секунд)

к размерам атома равно отношению электромагнитных и гравитационных сил, дей-
ствующих между элементарными частицами!

4* 99

Для объяснения этого удивительного обстоятельства знаменитый английский

физик Дирак еще в 1937 г. предложил гипотезу, что гравитационная постоянная
G меняется обратно пропорционально возрасту Вселенной t, в то время как

остальные константы остаются неизменными. Однако современные наблю-

дения метагалактических объектов исключают такую возможность.

Совершенно другую гипотезу развил в 1961 г. выдающийся американский фи-

зик и астроном Дике. Эту гипотезу по праву можно назвать «антропной». Суть ее
состоит в следующем. Для того чтобы где-нибудь во Вселенной возникла жизнь,
необходимо, чтобы были тяжелые элементы, которые образуются при вспышках
сверхновых. Об этом мы уже говорили раньше (см. гл. 5). Но отсюда следует, что
возраст познаваемой разумными наблюдателями Вселенной должен быть не мень-

ше возраста звезд, вспыхивающих как сверхновые. Если масса последних ~ 1,5 со-

лнечной (что соответствует сверхновой I типа — см. гл. 5), то этот возраст t поряд-

ка нескольких миллиардов лет. Из теории внутреннего строения и эволюции звезд

можно получить соотношение: где с,

— радиус протона. С другой стороны, возраст Вселенной t

не

может быть много больше t

, так как в этом случае почти все звезды превратились

бы в белые карлики и нейтронные звезды, о чем речь уже шла выше. Поскольку мы

такой Вселенной не наблюдаем, то

Таким образом, соотношение между размерами Вселенной и атома есть про-

стое следствие из условия наблюдаемости Вселенной разумными существами!

Между константами гравитационного и слабого взаимодействий имеется соот-

ношение: где Возможно, что это соотношение также выражает

«антропный» принцип. Как оказывается, это соотношение объясняет, почему во
время первичного синтеза ядер, когда возраст Вселенной исчислялся немногими

минутами, 25 % всех образовавшихся ядер (по массе) были гелиевыми. Если бы а

было чуточку м е н ь ш е , все образовавшиеся ядра были бы гелиевыми. В такой
«гелиевой» Вселенной жизнь, конечно, невозможна (например, не было бы воды).

С другой стороны, если бы было бы чуточку б о л ь ш е , гелия во Вселенной не
было бы совсем и эволюция звезд шла бы совсем по-другому. Небезынтересно так-
же отметить, что если бы даже незначительно отличалось от своего наблюдае-
мого значения, не было бы вспышек сверхновых, так как условия взаимодействия

нейтрино с веществом были бы совершенно другими.

Остановимся теперь на другом обстоятельстве. Выше мы уже отмечали, что

во Вселенной на каждые фотонов приходится один протон. Ни физика, ни
космология не дают объяснения этому надежно установленному факту. И вот выяс-
няется, что «антропный» принцип ограничивает значение S. Оказывается, это пре-
дельное значение . В противном случае ни галактики, ни звезды не
могли бы образоваться путем конденсации газа под действием силы тяготения.

Для возникновения где-нибудь во Вселенной жизни, как оказывается, решаю-

щее значение имеют соотношения между массами элементарных частиц. Отноше-
ния масс элементарных частиц удивительным образом связаны с константами

сильного и электромагнитного взаимодействий. Например, ,

где , m

и т

— массы нейтронов и -мезонов. Если бы эти соотношения не

выполнялись, в процессе нуклеосинтеза элементы, необходимые для жизни, не
образовывались бы. Следовательно, эти соотношения могут также иметь «ан-
тропный» смысл. Заметим в этой связи, что условие необходимо для обра-
зования сложных многоатомных молекул, являющихся основой жизни.

100

Мы видим, таким образом, что наша реальная Вселенная поразительно при-

способлена для возникновения и развития в ней жизни. Если бы, например, пер-
вичный набор масс элементарных частиц, формировавшийся в первые секунды по-

сле «Большого Взрыва», был бы 'другой (а это, в принципе, в тех условиях вполне
было возможно!), Вселенная была бы совсем другой и уже во всяком случае без-

жизненной. Точно так же решающее значение имеет и первичная удельная энтропия
вещества Вселенной, определяемая величиной S (см. выше).

Вопрос о том, существуют ли другие Вселенные, представляется отнюдь не

праздным. Современная наука не в состоянии даже подойти к этой проблеме. Пока

сделаны только первые попытки к первому шагу в этом фантастически трансцен-
дентном направлении. Мы имеем в виду чисто абстрактные конструкции американ-
цев Уиллера и Эверетта. Последний пытался связать этот вопрос с фундаменталь-
ной для квантовой механики проблемой измерений. Согласно Эверетту при каждом
таком измерении Вселенная «разветвляется» на ряд параллельных Вселенных, ка-
ждая из которых соответствует определенному результату измерений. Пока это, ко-
нечно, игра ума. Но — кто знает, чем такая игра кончится? Не является ли идея
Эверетта «безумной» в высоком «Боровском» смысле этого слова? Придется, увы,
подождать, по крайней мере до XXI века... А пока, вместе с Вольтеровским Пан-
глосом мы имеем все основания считать, что живем в лучшем из миров, так как
практически все «Вселенные Эверетта» должны быть «мертворожденными». Как же
мог Вольтер предвидеть такую ситуацию?..

Необходимо подчеркнуть следующее обстоятельство. До последнего времени

молчаливо принималось, что возникновение и развитие жизни на Земле есть строго
л о к а л ь н ы й феномен. Другими словами, в возникновении и эволюции жизни на
Земле Галактика и Метагалактика никакой роли не играют*). Считалось, что если
бы ничего, кроме Солнечной системы, во Вселенной не было, жизнь развивалась

так, как мы это знаем. Предполагалось, что Солнечная система и з о л и р о в а н а .
Теперь ясно, что это не так. Вся эволюция Вселенной от момента ее возникновения
при «Большом Взрыве» как бы п о д г о т о в и л а возникновение в отдельных ее
малых частях очагов жизни. Нельзя понять возникновение и эволюцию жизни на
Земле без понимания процесса возникновения и развития всей Вселенной.

*) Если, конечно, не говорить о гипотезе панспермии.

Вселенная. Жизнь. Разум - Наука (И.С. Шкловский) - часть 6