Отпечатки пальцев Бога
Валентин Велчев, магистр биологии и химии, магистр богословия, г. Враца, Болгария.
Можно ли эмпирически проверить космологическую модель Сотворения, описанную в Библии?
В 1931 г. австрийский математик Курт Гедель сформулировал
теорему о неполноте, согласно которой формальные системы логики и математики семантически неполноценны и не могут быть строго доказаны (или опровергнуты). В качестве самого простого примера можно указать на невозможность разрешения апории Зенона – Ахилл (самый быстрый бегун в древности) не смог бы догнать черепаху, если она при старте находилась бы перед ним в всего в нескольких шагах.
Никто до сих пор не смог чисто теоретически опровергнуть утверждение элейского мыслителя, но в жизни даже маленький ребенок легко может справиться с подобной задачей. Поэтому сегодня недостаточно создать научную постановку – она должна иметь определенные последствия, которые позволяют эмпирическую проверку ее истинности.
Самым существенным недостатком христианского взгляда на Сотворение является обстоятельство, что он в основном базируется на критике эволюционного учения. Отсутствует собственная теория, которая может быть подвергнута верификации. В этой статье мы
ВПЕРВЫЕ попытаемся представить библейскую модель, которая будет подкреплена теоретически с помощью физики и математики и проверена путем наблюдений, экспериментов, компьютерной симуляции и пр.
1. Теория Большого взрыва
Хорошо известно, что теория Большого взрыва держится на трех наблюдаемых столбах – расширении Вселенной, реликтовом излучении и изобилии легких элементов. Классическая постановка этой концепции, однако, не в состоянии справиться с рядом вызовов, стоящих перед ней – например, с проблемами с космическим горизонтом, плоским характером пространства, магнитными монополями и т.д. В конце 1979 г. Ален Гут и Генри Тай создают т.н. инфляционную космологию, которая устраняет указанные трудности. По их мнению, немного спустя после начала энергия Вселенной содержалась в инфлятонном поле с отрицательным давлением. Благодаря этому, спустя примерно 10-35секунд произошел грандиозный взрыв и Вселенная раздулась по экспоненте более, чем в 1030 раз. Поле постепенно освобождало содержащуюся в нем энергию под формой почти однородного моря частиц и излучений и далее все развилось по конвенциональному сценарию (см. табл. 1).
Време след Големия взрив
Събитие
Години преди нашето време
0
Голям взрив (сингулярност).
13,7 млрд. год.
10-35 до 10-33 сек
Инфлационна ера.
10-33 сек.
Кварк – глуонна плазма.
10-5 сек.
Кварките се свързват в протони и неутрони.
10-3 сек.
Синтезиране на водородни и хелиеви атоми.
1 до 3 мин.
Образуване на леките елементи до бор.
370 хил. год.
Вселената става прозрачна. Излъчва се КМФ.
200-500 млн год
Раждане на първите звезди и протогалактики.
13,5-3,2 млрд год
3,3 млрд. год.
Формиране на зрели галактики, квазари и на най-старите звезди в Млечния път.
10,4 млрд. год.
8,1 млрд. год.
Появява се Слънчевата система, включително Земята.
5,6 млрд. год.
Табл. 1
В 2001 г. по совместному проекту НАСА и Принстонского университета на орбиту был вывееден спутник WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe – зонд для микроволновой анизотропии “Уилкинсон”), который измерил реликтовое излучение с точностью и разделительной способностью, в 40 раз превышающие эти параметры предыдущего спутника СОВЕ. В начале 2003 г. были проанализированы данные, полученные со спутника WMAP и поле космологических предположений было зачищено. Единственными претендентами на истину остались: инфляционная модель (точнее некоторые ее варианты) и циклическая модель (но для плоской Вселенной!) Стенхарта-Турока[1]. Последняя предусматривает ускоряющееся расширение пространства[2], в то время как при инфляционной модели оно выглядит неуклюжей добавкой. Если ускорение галактик не подтвердится, инфляционная модель может уцелеть, но тогда опять возникнет загадка недостающих 73% энергетического бюджета Вселенной (см. рис.1).
Рис.1 Эволюция Вселенной. В первые 7 млрд. лет скорость расширения замедляется, а затем постепенно начинает возрастать, что заставляет физиков предполагать наличие т.н. темной энергии. (Наблюдаемые количества вещества и энергии в космосе обеспечивают лишь 4% критической плотности Вселенной, поэтому допускается, что темная материя добавляет еще около 23%, а темная энергия еще около 73%)
В мае 2009 г. Европейское космическое агентство (ЕКА) вывело на орбиту обсерваторию “Гершель” вместе с телескопом “Планк”, который имеет десятикратно лучшую разделительную способность, чем WMAP. Планируется и другой спутниковый эксперимент – CMBPol (Cosmic Microwave Background Polarization experiment – эксперимент по обнаружению поляризации космического микроволнового фона). Согласно ряду инфляционных моделей, гравитационные волны от Большого взрыва должны были оставить отпечаток на поляризации реликтового излучения. Поэтому эти спутники не будут просто измерять отклонения в его температуре, но измерят и его поляризацию (среднее направление спинов регистированных микроволновых фотонов). В случае обнаружения первичных гравитационных волн циклический подход будет отвергнут и подтвердится инфляционная модель.
Коротко опишем некоторые основные недостатки стандартного сценария.
В 1993 г. Фред Хойл, Джеффри Барбидж и Джаянт Нарликар создали т.н.
космологию квазистационарного состояния, которое обуславливает вечное существование хорошо устроенной Вселенной. Эта гипотеза также удачно объясняет красное смещение в спектрах далеких галактик, наличие реликтового излучения, его сегодняшнюю температуру, количество легких ядер и пр.[3] Таким образом все три аргумента в пользу Большого взлыва становятся нерелевантными, то есть они с тем же успехом могут быть использованы в поддержку диаметрально противоположной теории.
Сингулярное начало требует от космологии строгого решения, которого инфляционная модель не в состоянии дать, так как она все еще не интегрирована хорошо в теорию струн и поэтому не является частью слияния квантовой механики и Общей теории относительности.
Никто не может сказать, откуда появляется в дальнейшем инфлятонное поле с подходящей формой потенциальной энергии для возникновения инфляции. Не знаем и точных параметров взрыва – когда он случился, сколько времени продолжился, какое количество энергии преобразовалось в частицы, излучение и т.д. Поэтому не избежать впечатления, что физики просто подгоняют свои концепции под результаты астрономических наблюдений.
Наиболее значительным провалом гипотезы Большого взрыва остается вопрос о барионной и лептонной асимметрии. Если добавить еще и статистический абсурд, состоящий в том, что произведенные протоны и электроны должны быть в равных количествах (иначе все структуры за исключением атомных ядер будут разорваны) оказывается, что эта концепция вообще не может быть стартирована, поскольку не может рационально объяснить появление материи[4].
Не менее фундаментальными являются и проблемы теории о невероятно сложном строении атомов, звезд и космических систем.
Поэтому нас не должно удивлять мнение критиков, говорящих, что современная гипотеза Большого взрыва, хотя и решает некоторые воростепенные вопросы, в сущности не может дать удовлетворительного объяснения происхождения Вселенной. Эмпирические данные, посредством которых тестируются космологические модели, относятся к периоду в примерно 380 тыс. лет спустя Большого взрыва, т.е. до появления космического микроволнового фона.
Мы попытаемся включить и интервал 200-500 млн. лет, охватывающий период времени с рождения первых звезд и протогалактик до оформления зрелых галактик – спустя примерно 3,3 млрд. лет после старта Вселенной (см. табл. 1).
2. Диалектический материализм
Нет единого мнения о возможных этапах возникновения галактик. В начале ХХ века крупный английский астроном Дж. Джинс предложил одну из первых гипотез в этом направлении. Согласно ему в начале существовало пространство, равномерно заполненное разреженным газом. В результате его гравитационного сжатия и вращения образовались отдельные туманности правильной сферической формы. В дальнейшем, продолжая сжиматься, а следовательно и ускорять свое вращение, туманность сплющивается в эллипсовидный диск. Гравитационные поля соседних туманностей вызывают истечение вещества из диска, которое из-за вращения заворачивается в спиральные рукава. Повышенная плотность газообразной материи в этих ответвлениях способствует первоначальному образованию звезд именно в них. Хаббл дополнил, что образованные таким образом спиралевидные галактики в конце концов, возможно, разрушают свою структуру и гибнут в качестве “неправильных“.
Существует и строго противоположный взгляд. Согласно гипотезе К. Вайцзеккера, в начале мир был хаосом из диффузной газовой материи, находящейся в состоянии сильной турбулентности. Это значит, что повсюду в первичной среде бушевали гигантские вихри, под чьим воздействием появлялись и первые сгущения, первые газопылевые облака неправильной формы. Облака вращались вокруг своей оси, сплющивались и превращались в спиралевидные галактики. В спиральных ответвлениях началось образование звезд. С течением времени спиралевидные галактики теряют свои рукава и превращаются в устойчивые эллиптические системы.
Выдвинуты всевозможные гипотезы, рассматривающие разные возможности образования галактик и их перехода из одного вида в другой. Но тщательный анализ и вычисления ясно показывают, что ни одна из них не может считаться особенно убедительной.[5]
Согласно натуралистической позиции,
небесные тела и системы путем хаотических столкновений могли образовать структуру случайно. Другими словами, в период времени от 200-500 млн. до 3,3 млрд. лет после начала
должно было наблюдаться генерирование мощных гравитационных волн, потому что происходили чрезвычайно частые слияний тел в системах и коллизии между протогалактиками, ведущие к их росту, а также к образованию крупномасштабных структур (скоплений, гигантских облаков из галактик и пр.) во Вселенной. Другой вопрос – возможно ли вообще на случайном принципе возникновение исключительно красивого и сложного иерархического устройства небесных формирований – планетных, звездных, галактических и пр., а также их огромная устойчивость во времени (вычислено, например, что Млечный путь останется стабильным в течение примерно 1016
- десяти миллионов миллиардов лет).