Человек… нераздельно связан со всем сущим, с известным и малоизвестным… с планктоном, с фосфоресцирующей гладью моря, с кружащимися планетами и расширяющейся Вселенной – все это пронизано эластичной струной времени. Отлично оторвать взор от приливной заводи и взглянуть на звезды, а позже – опять посмотреть на их отражения в приливной заводи.
Джон Стейнбек. Море Кортеса
Шесть чисел
Ткань нашей Вселенной поддерживают математические законы – им подвластны не только атомы, но и галактики, звезды, люди. Свойства атомов – размеры, массы, силы, связывающие их совместно, – определяют устройство нашего повседневного мира. Само существование атомов зависит от сил и частиц в их глубинах. Объекты, каковые изучают астрономы – планеты, звезды, галактики, – подвластны силе притяжения. И происходит все это в расширяющейся Вселенной, фундаментальные свойства которой были предопределены в момент Большого взрыва.
Наука движется вперед, выявляя структуры и закономерности нашего мира так, дабы допустимо большее количество явлений возможно было обрисовать в рамках общих категорий и законов. Физики ставят себе целью предельно кратко выразить сущность физических законов в единой системе уравнений и в нескольких числах. В данной области удалось достигнуть большого прогресса, не смотря на то, что так же, как и прежде имеется над чем работать.
В данной книге описываются шесть чисел, каковые считаются наиболее ответственными. Два из них связаны с основными силами; другие два определяют размер и общую структуру Вселенной и показывают, будет ли она существовать всегда; еще два говорят о свойствах самой Вселенной:
? Вселенная простирается так на большом растоянии по причине того, что в природе существует очень ответственное очень много N, равное 1 000 000 000 000 000 000 000 000000 000 000 000. Это число есть отношением силы электрического притяжения, удерживающей атомы совместно, к силе гравитационного притяжения между ними. Если бы в числе N было хоть меньше нулей, могла бы существовать лишь короткоживущая миниатюрная вселенная: ни одно существо не имело возможности бы стать больше насекомого, и времени на биологическую эволюцию не хватило.
? Другое число, ε (эпсилон), значение которого образовывает 0,007, определяет, как прочно связаны ядра атомов и как атомы формируются. От его значения зависит светимость Солнца и, более опосредованно, то, как в звезд водород преобразуется во все элементы периодической таблицы. Углерод и кислород распространены везде, а золото и уран видятся редко – и все это из-за процессов, каковые происходят в звезд. Если бы ε равнялось 0,006 либо 0,008, мы по большому счету бы не существовали.
? Космическое число Ω (омега) измеряет количество вещества во Вселенной – галактик, рассеянного между ними газа и чёрной материи. Ω показывает нам на важность отношения между расширением Вселенной и силами притяжения. Если бы это отношение было через чур высоким по отношению к определенному критическому значению, Вселенная в далеком прошлом бы схлопнулась. Если бы оно было через чур низким, не сформировались бы галактики и звезды. Думается, первоначальная скорость расширения Вселенной была идеально вычислена.
? Измерение четвертого числа λ (лямбда) было самой большой научной новостью 1998 г. Сила, о которой совсем не подозревали – космическая «антигравитация», – контролирует расширение Вселенной, не смотря на то, что и не оказывает какого-либо заметного результата на расстояниях меньше миллиарда световых лет (потом – св. лет). Со временем ей предначертано стать главной над силой притяжения и другими силами, по мере того как наша Вселенная будет становиться все более пустой и чёрной. К счастью для нас (и к удивлению физиков-теоретиков), λ мала. В противном случае бы ее действие не разрешило сформироваться галактикам и звездам и космическая эволюция закончилась бы, кроме того не начавшись.
? Элементы всех космических структур – звезд, галактик и скоплений галактик – несут на себе отпечаток Большого взрыва. Сущность нашей Вселенной зависит от одного числа, Q, которое представляет собой соотношение двух фундаментальных энергий и образовывает приблизительно 1/100 000. Если бы Q было еще меньше, Вселенная была бы инертной и не имела сложной структуры. Если бы Q было намного больше, на месте Вселенной появилось бы весьма мрачное место, где звезды и планетные системы были бы поглощены огромными черными дырами.
? Шестое крайне важное число известно уже довольно много столетий, но сейчас его разглядывают с новой точки зрения. Это количество пространственных измерений нашего мира, D, и равняется оно трем. Жизнь не имела возможность существовать, если бы D равнялось двум либо четырем. Время – это четвертое измерение, но оно отличается от остальных тем, что имеет направленность: мы можем двигаться лишь в направлении будущего. Около черных дыр пространство так искривлено, что свет движется по кругу, а время может стоять на месте. Более того, сходу по окончании Солидного взрыва в микромасштабах пространство уже могло найти свою глубинную структуру, лежащую в базе всего, – вибрацию и гармонию объектов, именуемых «суперструнами», в десяти измерениях.
Быть может, между этими числами существуют какие-то связи. Однако сейчас мы не можем вычислить какое-либо из них, отталкиваясь от значений других. Не знаем мы и того, сможет ли какая-нибудь «теория всего» в конце концов создать формулу, которая установит взаимосвязь между ними либо выяснит их конкретно. Я выделяю эти шесть чисел, в силу того, что каждое из них играет решающую и особенную роль в нашей Вселенной, а совместно они определяют, как она начинается и какие конкретно имеет внутренние потенциальные возможности. Более того, три из этих чисел (те, каковые относятся к широкомасштабной вселенной) лишь сравнительно не так давно были измерены с достаточной точностью.
Эти шесть чисел составляют «рецепт» эволюции Вселенной. Более того, итог весьма чувствителен к их значениям: если бы любое из них было чуть-чуть другим, не было бы звезд и не имела возможности бы существовать жизнь. есть ли такая правильная «настройка» всего лишь случайностью, совпадением? Либо в этом проявляется воля милосердного Творца? Я придерживаюсь третьего мнения. Нескончаемое количество вселенных замечательно существует там, где эти числа другие, лишь большая часть из этих вселенных были бы мертворожденными либо стерильными. Мы могли появиться (и исходя из этого на данный момент существуем) лишь во вселенной с «верной» комбинацией. Осознание этого дает совсем новую точку зрения на Вселенную, наше место в ней и на саму природу физических законов.
Поразительно, что расширяющаяся вселенная, отправная точка которой так «несложна», что возможно выяснена всего несколькими числами, может развиться (в случае, если эти числа «настроены» подходящим образом) в столь затейливо структурированную упорядоченную систему. Итак, для начала нам нужно будет обставить нашу «сцену», рассмотрев эту структуру во всех масштабах, от атомов до галактик.
