Техника - молодёжи 2007-08, страница 14

Михаил ГЕРЦЕНШТЕЙН, доктор физико-математических наук

L.

Согласно русскому религиозному философу Николаю Бердяеву, наука и религия есть разные стороны человеческого сознания и они не должны пересекаться. Среди великих учёных есть очень много искренне верующих в Бога людей. И очень часто вера помогает им в работе, не давая морального права сделать её плохо. Как известно, Нильс Бор был искренне верующим человеком, и когда он столкнулся с трудностями в восприятии квантовой механики, создал Копенгагенскую интерпретацию и написал статью по методологии теории познания. Прав он или нет — споры идут до сих пор, но он успокоил физиков и дал им возможность работать над конкретными задачами! ! И одна из таких задач — попытаться раскрыть главную тайну астрономии — возникновение Вселенной в процессе Большого Взрыва.

как это было?

Что же такое Большой Взрыв? Первый вопрос, который возникает — чему соответствует стандартное сферически симметричное решение для Большого Взрыва: сотворению материи Богом из ничего — из вакуума — в сингулярности, когда t=0, г = 0, или же смене сжатия расширением (также при t=0, г = 0)? Этот вопрос спорный — возможны оба варианта ответа. Мне больше нравится второй вариант, кстати, к нему недавно пришел и Габриэль Венециано из ЦЕРНа, автор одной из моделей Вселенной. Смену сжатия расширением для решений высокой симметрии удаётся доказать разными методами классической физики, что исключает превращение частицы в античастицу при прохождении через сингулярность. Сторонники первого варианта ответа говорят, что в особой точке эти методы непригодны. Однако конкретных возражений они привести не могут. Допуская вмешательство Бога в процесс творения материи сингулярности, приходится быть последовательным и допустить его вмешательство и на последующих стадиях. В классической физике существует теорема единственности решения, что противоречит Божественному вмешательству на последующих этапах. В квантовой

12 2007 №08 ТМ

же физике предсказания поведения отдельных микрочастиц носит вероятностный характер.

В сингулярности и её окрестности есть все условия для ядерного синтеза — высокие температуры при сжатии и высокие давления. Вещество, образовавшееся после Большого Взрыва, состоит по массе на 33% из ядер гелия и на 67% из протонов. Почему, несмотря на подходящие условия, реакция синтеза не идёт дальше? Ответ достаточно простой: кроме реакции синтеза, происходит и обратная реакция — устанавливается равновесие. Уравнения квантовой механики симметричны относительно частиц вещества и антивещества, однако окружающий нас мир содержит в основном вещество. Каким образом нарушилась эта симметрия — наука не знает. Если современному расширению Вселенной предшествовало сжатие, то не исключено, что асимметрия возникла на стадии сжатия до расширения.

мир такой неравновесный...

Обработка результатов микроволновых измерений и вывод о существовании экзотических видов материи — тёмной материи и тёмной энергии — основаны на стандартной теории Большого Взрыва. Останутся ли эти выводы в силе при учё

те механизма генерации низкочастотных фотонов? И как могло возникнуть такое большое количество «холодных» фотонов?

Теоретически расширение после Большого Взрыва происходит равновесным адиабатическим путём — через равновесные состояния, при этом сохраняется локальная энтропия (отношение числа фотонов к числу тяжёлых частиц). Сразу же после Большого Взрыва это отношение невелико — менее 10 (цифра рассчитана методами ядерной физики). Практически локальная энтропия сегодня может быть измерена экспериментально, и она оказывается очень большой, порядка 108 — 109. Расхождение на 8 порядков, и оно показывает, что существуют неравновесные процессы, в которых образуются низкочастотные фотоны, и об этом писал АД. Сахаров (Барионная асимметрия Вселенной. Успехи Физических наук, том 161, №5, 1991). Правда, он не указал, какие это процессы. Попытаемся выяснить.

Могу указать на два таких процесса, происходящих при образовании звёзд после Большого Взрыва:

— при взрывах сверхновых звёзд. Если они происходят на близком расстоянии, то мы видим яркую звезду — сверхновую, при взрыве на далёком расстоянии — видим гамма-всплески. Взрыв начинается