Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство

В тридцатых годах нашего века один из крупнейших астрофизиков — А. Эддингтон и один из создателей современной квантовой физики — П. Дирак обратили внимание на странное совпадение ряда чисел, возникающих при исследовании микромира и макромира. Такое совпадение обнаруживается при сравнении между собой некоторых величин, полученных при независимом изучении этих столь далеких одна от другой областей. Удивительным было и то, что отношения многих величин, кажущихся совершенно несвязанными между собой, приводят (точно или с небольшими погрешностями) к одному и тому же колоссальному числу 10⁴⁰ или к небольшим степеням этого числа.

Мы уже приводили некоторые величины, за пределами которых теряют силу известные нам физические законы. Напомним их. Это планковская длина 10^{— 33} см и планковское время 10^-43 с. Современная наука не может гарантировать, остаются ли пространство и время непрерывными там, где существенную роль приобретают еще более малые интервалы длины и времени. Заметим, что планковское время равно времени, которое затратит свет на прохождение планковской длины.

Первое странное совпадение, которое имели в виду Эддингтон и Дирак, возникает, если сравнить возраст Вселенной (около 10¹⁰ лет, то есть около 3 10¹⁷ с) с временем, нужным свету для того, чтобы пересечь ядро атома (10-2 4 с). Его называют «ядерным временем». Их отношение приблизительно равно 10⁴⁰. В свою очередь отношение «ядерного времени» (10-24 с) к планковскому времени равно приблизительно 1020, то есть корню квадратному из «магического» числа 10⁴⁰.

Это число можно назвать магическим потому, что оно появляется во многих других случаях, но никто не знает, почему оно возникает. Например, отношение возраста Вселенной к планковскому времени близко к (10⁴⁰)3/2– Число ядерных частиц внутри современного горизонта равно (10⁴⁰)2. Время жизни типичной звезды в 10⁴⁰ раз больше «ядерного времени», а сила гравитации в атоме водорода в 10⁴⁰ раз слабее электромагнитных сил, действующих внутри этого атома.

Во все процессы, включающие взаимодействие вещества и электромагнитного поля, входит численный коэффициент, получивший название коэффициента тонкой структуры.

Эта величина была впервые обнаружена при подробном исследовании структуры оптических спектров атомов, что и объясняет ее наименование. Она равна почти точно 1/137. Аналогичная величина для силы гравитации равна приблизительно 10^-40.

Имея в виду странное совпадение многих величин, характеризуемых одним и тем же колоссальным числом 10⁴⁰, Дирак в 1938 году написал: «Можно предположить, что такое совпадение является следствием некоторой глубокой связи в природе между космологией и атомной теорией».

Хочется подчеркнуть, что Дирак, принадлежащий к крупнейшим ученым современности, проявил в этой фразе глубокую уверенность в познаваемости природы. Верным оказалось и его предвидение. Свойства космоса и элементарных частиц, как мы видели выше, действительно связаны единством взаимодействий, управляющих всем материальным миром.

В противоположность мнению Дирака, сторонники антропного принципа утверждают, что эти и другие странные совпадения чисел, характеризующих свойства природы, являются случайными. Но, говорят они, можно проверить и убедиться в том, что отклонения от этих совпадений повлекли бы за собой столь существенные изменения свойств природы, что в ней не могли бы возникнуть условия для существования людей.

Одни из них говорят: в принципе возможны и другие вселенные с другими магическими числами, но там нет людей, способных изучать природу.

Другие говорят: совпадение чисел не случайно — это предусмотрено творцом природы, богом. Но промысел божий непостижим, поэтому не следует искать смысла в таких совпадениях.

Но большинство ученых исходят из того, что природа познаваема, что цель науки — познание природы, выявление сути природных явлений и процессов, использование полученных знаний на благо человечества.

Там, где сторонники антропного принципа видят случайность или непознаваемость, физика, астрофизика и космология обнаруживают для ученых-материалистов очередной стимул к познанию, усматривают вопрос, требующий исследования.

Многие ученые пытались выяснить основы единства природы. Интерес к этой проблеме возбуждается и тем, что космология накладывает жесткие пределы на целый ряд характеристик, от которых зависит эволюция Вселенной.

Пожалуй, самым впечатляющим доводом сторонников антропного принципа являлось ограничение на плотность вещества в начале фридмановского расширения Вселенной. Конечно, речь идет не о бесконечной плотности в недоступный момент начала этого расширения, когда вся Вселенная была сжата в бесконечно малом объеме.