Универсальный эволюционизм

Гравитация удерживает планеты на орбитах, звёзды в галактиках, притягивает

к Земле, вызывает вращение Земли вокруг Солнца. Каждая частица Вселенной

испытьвает действие гравитации и сама является источником этой силы

притяжения. Несмотря на всеобщий характер гравитационного взаимодействия,

это самая слабая сила природы, она не проявляется в мире микрочастиц,

незаметна на уровне макроскопических объектов. Возрастает же гравитация по

мере образования всё больших скоплений вещества.

В 1915 году А. Эйнштейн построил новую теорию гравитации - общую теорию

относительности. По Ньютону гравитационное взаимодействие передаегся через

пространство мгновенно, согласно же теории относительности, невозможно

распространение сигнала со скоростью выше скорости света. Эйнштейн

рассматривал гравитацию как поле, в котором могут зарождаться волны. По

Эйншгейну тяготение связано не с массой, а с геометрией пространства,

пространство испьгиявает воздействия масс, следовательно, если изменяется

гравитационное поле, то изменяется и пространство (искривляется). Геометрия

мира должна быть подобной геометрии искривлённых поверхностей. Гравитация

влияет и на течение времени (Гейзенберг 1989: 72-73, Дэвис 1989: 83).

Сегодня считается, что сила гравитации между двумя частицами материи

переносится безмассовой частицей со спином 2, которая называется

гравигоном. Гравитоны распростраюпотся в виде волн ("окинг 1990: 65-66).

Между электрически заряженными частицами (электроны, кварки, ионы)

действуют электромагнитные силы. Электромагнитные взаимодействия намного

сильнее гравитационных и проявляются как притяжение (разные заряды) или

отталкивание (одинаковые заряды). Если количество положительных и

отрицательных зарядов одинаково, то они компенсируют друг друга.

Электромагнитное притяжение есть результат обмена виртуальных частиц со

спином 1, которые называются фотонами ("окинг 1990: 66-67).

Третий тип взаимодействия называется слабым взаимодействием (сильнее

гравитации, слабее электромагнитного и ядерного взаимодействий). Слабое

взаимодействие прекращается на расстоянии большем 10 " см от источника и не

влияет на макроскопические объекты, действуя между всеми субатомными

частицами. Физики долго не понимали, откуда берутся из ядер атомов частицы,

которых там нет (из нейтрона - протон, электрон и нейтрино)? Превращение

одних частиц в другие - главное проявление этого взаимодействия. При

взрывах и коллапсах звёзд испускается огромное количество нейтрино.

Слабовзаимодействующие нейтрино тем не менее разрывают наружные слои звезды

и образуются клочья облаков расширяющегося газа. Слабое взаимодействие

проявляется при испускании некоторыми атомами ядер гелия и электронов

(радиоактивность) (А. Беккерель, Э. Резерфорд).

В 1967 году А. Салам и С. Вайнберг предложили объединить электромагнитное и

слабое взаимодействия: кроме фотона существуют ещё три частицы со спином 1,

так называемые тяжёлые векторные бозоны (%+, %- и "~), которые и переносят

слабое взаимодействие. В основе гипотезы Вайнберга-Салама лежала идея о

спонтанном нарушении симметрии; частицы,

разные при низких энергиях, при высоких энергиях оказываются одной частицей

в разных состояниях. Гипотеза предсказывала, что при высоких энергиях

фотоны и бозоны ведут себя одинаково, а при низких энергиях в обычных

ситуациях эта симметрия нарушается. Через десять лет их гипотеза

подтвердилась экспериментально, физикам была присуждена Нобелевская премия

(Ва$Ыберг 1981: 133, Дэвис 1989: 128-136, "окинг 1990: 67-68).

Сильное ядерное взаимодействие удерживает кварки внутри адронов, протоны и

нейтроны внутри атомного ядра, действует на расстоянии не больше 10 'м см.

Переносчиком ядерных сил считается ещё одна частица со спином 1, которая

называется глюон (англ. клей). Сильное взаимодействие обладает свойством

ограничения, удерживания в связном состоянии: кварки не могут существовать

сами по себе, так как 99% энергии-массы кварка - это энергия связи. Сильное

взаимодействие является источником огромной энергии, например энергии

Солнца, энергии водородной бомбы. На мощных ускорителях, при высоких

энергиях сильное взаимодействие ослабевает и кварки, глюоны ведут себя

почти как свободные частицы. При столкновениях протона и антипротона

высокой энергии рождаются кварки, "струи" треков которых можно наблюдать

("окинг 1990: 68-69).

4.6. Концепции самоорганизации в физике В физике второй половины ""-ого

века утверждается понимание сложности микромира, Вселенной. Изменяется и

представление о Вселенной существующего - существующего без возникающего

нет (Пригожин 1985). В рамках классической термодинамики известно много

примеров эволюции систем различной природы к единственному состоянию

равновесия, однообразия, однородности (необратимый обмен теплом и

выравнивание температур, необратимое расширение газа, диффузия дымового

облака, расплывание капли чернил в воде, движение по инерции и остановка,

равномерное распределение молекул). Закон возрастания энтропии (меры

степени беспорядка) утверждает, что в замкнутой системе энтропия всегда

возрастает до своего максимального значения ("акен 1980: гл. 1).

Но если воздействовать на систему извне, можно изменить степень её

упорядоченности. Г. "акен приводит примеры самоорганизации при фазовых

переходах, в которых обнаруживается удивительное сходство: с понижением

температуры вода переходит от состояния хаоса (пар) к порядку (кащи,

кристалл), нагревание и охлаждение магнита и сверхпроводников влияет на

упорядочивание магнитных моментов, когерентное поведение атомов лазера.

Лазер - стержень, в который внедрены атомы определённого типа, каждый атом

возбуждается действием из вне (освещение). После этого атом действует как

антенна, испуская волны света. Когда в лазер накачивается энергия, при

малых мощностях накачки лазер работает как лампа, атомы излучают независимо

друг от друга, хаотично. Но, при определённом значении мощности накачки, за

порогом, возникает новое явление: похоже, что некий демон заставляет атомы

испускать один гигантский свет (цуг) длина которого до 300 000 км! Что

заставляет подсистемы (атомы) вести себя так организованно? Какие механизмы

и принципы способны объяснить самоорганизацию атомов (антенн)? Если дальше

накачивать лазер, снова внезапно происходит новое явление: стержень

регулярно испускает световые вспышки очень короткой длительности. Известно

множество других примеров самоорганизации неживой материи (упорядоченное

макроскопическое движение в жидкости при определённом градиенте температур

- образование цилиндрических или гексагональных ячеек, крупномасштабные

вихри в атмосфере Юпитера, рисунки янтаря, мир кристаллов, вихри Тейлора,

самоорганизация неорганических химических систем) ("акен 1980: гл. 1).

В 1973 году профессор »тутгартского университета Г. "акен (р. 1927) для

объяснения кооперативности, когерентности действия большого числа объектов,

участвующих в самоорганизации, вводит термин синергетика (от греч.

вупегде1а - совместное, кооперативное действие). Синергетика как

междисциплинарное направление в науке исследует поведение сложных систем,

выявляет общие законы самоорганизации. Основной вопрос синергетики:

существуют ли общие принципы, управляющие возникновением самоорганизующикся

структур и функций? Г. "акен рассматривает примеры самоорганизации не

только из физики и химии, но и примеры из биологии, теории вычислительных

систем, экономики, экологии, социологии. Во всех случаях система состоит из

очень большого числа подсистем. При определённых условиях в системе

образуются качественно новые структуры. Система переходит из однородного,

недифференцированого состояния в неоднородное, но упорядоченное состояние

("акен 1985: гл. 1).

Бельгийский физико-химик русского происхождения И. Р. Пригожин (р. 1917)

подвёл под явления самоорганизации теоретическую базу (понятия и модель

перехода от хаоса к порядку). Коренной переворот во взглядах на необратимые

процессы произошёл лишь недавно, и мы начали понимать конструктивную роль

необратимых процессов в физическом мире (Пригожин 1985: 93). Центральное

понятие теории И. Р. Пригожина - понятие диссипативной системы (диссипация

- рассеяние вещества и энергии). Диссипативные системы отличаются

открытостью, неравновесностью и нелинейностью. Существование таких систем

поддерживается постоянным обменом веществом и энергией со средой, при

прекращении обмена диссипативные системы разрушаются. Открытость системы

является условием самоорганизации. В открытых системах неравновесие может

порождать порядок. "аос и порядок связаны и это главное изменение, которое

происходит в нашем восприятии Универсума. Каждая, диссипативная система

имеет свои управляющие параметры. Каждый параметр имеет своё критическое,

пороговое значение, при достижении которого в эволюции системы происходит

скачок в другую сеть мер. Точка разветвления эволюции называется точкой

бифуркации (от англ. Гочс - вилка). Бифуркация определяет спектр возможных

альтернатив, путей развития (тезаурус для отбора). В точке бифуркации,

точке неустойчивости, точке разветвления эволюционной линии, существует

несколько (как минимум два) путей развития сложных систем. Между точками

бифуркации в системах вьпюлняются детерминистические законы, но в точках

бифуркации существенную роль играют большие, случайные флуктуации. Выбор -

движение к разрушению или к усложнению - зависит от аттрактора (от лат.

айгаЬеге - притягивать, то, что определяет цель эволюции), например, в

закрытой системе притяжение к тепловому равновесию (аттрактору), в открыгой

- при определённых условиях возможен переход к новому уровню

упорядоченности (Пригожин 1985, Пригожин, Стенгерс 1986, 1990, 1994,

Князева, Курдюмов 1994).

Синергетика раскрывает общие механизмы усложнения: электроны и атомы,

фотоны и молекулы, лазеры и жидкости, самоорганизуясь, подчиняются единым

принципам (флуктуации открьггой системы до порога, точки бифуркации и

переход к новому, более сложному порядку). Необратимость времени может

рассматриватся как конструктивный процесс, разрушился миф о внеприродном

факторе эволюции. Но синергетика Г. "акена и неравновесная термодинамика И.

Р. Пригожина следуют нормативам физикалистического мышления. Причины

эволюции сводятся к механизмам вещественного структурообразования, без

внимания в эволюции остаются отражение мира, психика, ингеллект? (Назаретян

1991: 24-25).

4.7. Проблемы современной физики

Самая сложная проблема современной физики - объединение частных теорий,

например, теория относительности не включает принцип неопределённости,

теория гравитации не входит в теорию трёх взаимодействий, в химии не

учитывают строение ядра атома. Проблема объединения есть проблема

достижения высоких энергий, так как при высоких энергиях частицы перестают

отличаться. До 30-х годов считали, что существуют два типа сил на макро-

уровне - гравитационные и электромагнитные, но открыли слабое и сильное-

ядерное взаимодействия. Был открьгг мир внутри протона и нейтрона, но этот

порог энергий выше, чем в центре звёзд. Будут ли открыты ещё более

элеметарные частицы, чем кварки и электроны?

До 1984 года большинство учёных верили в теорию суперсимметрии

(супергравитации, суперсилы). Суть её в том, что все частицы (частицы

вещества, гравитоны, фотоны, бозоны и глюоны) - разные виды одной

"суперчастицы". Эта "суперчастица" или суперсила с понижением энергии

предстаёт перед нами в разных ипостасях, как сильное и слабое

взаимодействия, как электромагнитная и гравитационная силы (Дэвис 1989,

"окинг 1990: 134). Но сегодня в эксперименте ещё не достигли энергий для

проверки данной теории (нужен циклотрон размерами с Солнечную систему),

проверка же на компьютере заняла бы более четырёх лет ("окинг 1990: 134,

Налимов 1993: 16).

В математических моделях теории супергравитации возникает и проблема

бесконечностей. В уравнениях, описывающих поведение микрочастиц, получаются

бесконечные числа. Есть и другой аспект данной проблемы - старые

философские вопросы: конечен или бесконечен мир в пространстве и времени?

Вселенная взорвалась из сингулярности планковских размеров, куда она

расширялась и расширяется? В 80-х годах становится популярной струнная

теория. Микрочастицы это не точечные объекты, а тонкие кусочки струны,

определяемые длиной и открытостью. Частицы - волны, бегущие по струнам, как

волны по верёвке. Испускание частицы - соединение, поглощение частицы-

переносчика - разъединение. Солнце действует на Землю через гравитон,

бегущий по струне ("окинг 1990: 134-137).

В струнных теориях тоже сохраняются бесконечности, но возникает проблема

многомерности пространства-времени, например, электрон - это малая

вибрирующая струна планковской длины в шестимерном и даже в 27-мерном

пространстве. Если есть иные меры, то почему развернулись только 3-

пространственые и одна временная меры? Существуют ли параллельные

Вселенные, неодномерные нам? Наконец могут ли существовать иные

неодномерные для нас формы разума?

Проблема наблюдателя, возрождение идей панпсихизма, невозможность разделить

субъект и объект в квантовой механике, антропный принцип в космологии,

гипотезы о слабых формах сознания и космическом сознании, всё это

свидетельствует, что и философская проблема сознание-материя становится

серьёзной проблемой физики, ускользая из рук философов (Налимов 1993: 36-

37, 61-64). Физики пьггаются включить сознание в картину физического мира.

В книге П. Дэвиса и Дж. Брауна "Дух в атоме" говорится о роли процесса

измерения в квантовой механике. Наблюдение мгновенно изменяет состояние

квантовой системы. Изменение ментального состояния экспериментатора

вступает в обратную связь с лабораторной аппаратурой и, следовательно, с

квантовой системой, изменяя её состояние (цит. по Налимов 1993: 41-42).

Включённость сознания в общую связь всего сущего предполагает и бутстрэпная

теория. Эта теория отрицает фундаментальные сущности ("кирпичики" материи,

константы, законы, уравнения), Вселенная понимается как динамическая сеть

взаимосвязанных событий.

В квантовой теории возникает проблема создания языка, наши обычные понятия

не могут бьггь применены к строению атома. Математические схемы более

однозначно отражают эксперимент (Гейзенберг 1989: 104-117).

Современная физическая картина мира принципиально не завершена. Но самое

трудное в науке то, что нет никаких успехов включения человека в единую

теорию. После Ньютона и Энштейна у нас нет чегкой формулы мира. Какую роль

в мире, который находится в процессе строительства, играют люди?

Предопределено ли будущее и можем ли мы играть какую-то роль в формировании

мира, если мы часть природы (И. Р. Пригожин)? Возникает потребность в

универсальной теории коэволюции человека и природы.

4.8.История космологических представлений В конце "" в. стало ясно, что

Вселенная является системой, эволюционирующей от планковских размеров (10"

см.) до масштабов 10~' см. или даже больше. Эволюцию Вселенной и изучает

космология. История развития космологических представлений включает три

этапа: от древнегреческих моделей Космоса до гелиоцентрической модели Н.

Коперника, от работ И Кеплера, Г. Галилея, стационарной, механистической

картины мира И. Ньютона и статичной, сферичной, конечной Вселенной А.

Эйнпггейна до расширяющейся модели Вселенной А. А. Фридмана (1922 г.) и

предсказания реликтового излучения Г. Гамовым, от теории Большого взрыва до

современных инфляционных моделей (Павленко 1997).

Древнегреческая парадигма Космоса характеризуется (греч. гармония, порядок,

красота): гармонией через число (Пифагор), одушевлённостью и подобием

живому организму, вечностью (по Гераклиту мир всегда есть, был и будет

вечно живым огнём), центризмом (неподвижная Земля в центре у Птолемея,

Платона и Аристотеля, у Пифагора в центре - огонь, у Аристарха - Солнце) и

бесконечностью (Демокрит).

Нововременная парадигма Вселенной: Н. Коперник (Солнце - центр мира,

Вселенная - гармония и разумный порядок, движение небесных тел - вечное и

круговое), И. Кеплер (планеты движутся по эллипсам вокруг Солнца), Дж.

Бруно (нет центров, небо - безмерное пространство с бесчисленными мирами),

Г. Галилей впервые увидел в телескоп миллиарды звёзд, вращение солнечных

пятен, кольца Сатурна, спугники Юпи ра, И. Ньютон (Вселенная создана Богом

по неизменным законам, число звёзд бесконечно и они равномерно распределены

по бесконечному пространству, нет центральной точки, куда бы могли упасть

звёзды под действием сил гравитации) (Дэвис 1989: 205).

А. Эйншгейн, под сильным влиянием Ньютона, сохранил стационарность

Вселенной в работе "Вопросы космологии и общая теория относительности",

1917г., введя в уравнения силу отталкивания - лямбда-постоянную (в

противовес силам притяжения Ньютона) и очень сожалел, когда под напором

открытий в космологии теория стационарной Вселенной разрушилась. В 1922

году русский математик А. А. Фридман (1888-1925) в работе "О кривизне

пространства" впервые выдвигает гипотезу расширяющейся Вселенной и в науке

появляются проблемы сингулярности (точка с бесконечной плотностью, откуда

рождается Вселенная), начала и будущего Вселенной (вечное расширение или

коллапс). В 1929 году американский астроном Э. "аббл (1899-1953), составляя

каталоги расстояний до галактик и изучая их спектры, установил смещение

линий в спектрах галактик в направлении к "красному" краю ("красное

смещение", проявление "эффекта Доплера"). Открытие "красного смещения" в

спектрах галактик Э. "аббла экспериментально подтвердило расширение

Вселенной. Величина "красного смещения" прямо пропорциональна расстоянию от

нас, следовательно, чем дальше находится галактика, тем быстрее она

удаляется. В 1947 году американский физик, уроженец России, ученик А.

Фридмана Г. Гамов (1904-1968) предсказал: ранняя Вселенная была очень

плотной, горячей и раскалённой добела, а поскольку

температура связана со звуком, от "начального взрыва" должно остаться

реликтовое излучение. Экспериментально обнаружить реликтовый фон

микроволнового радиоизлучения из космоса удалось в 1965 году (А. Пензиас,

Р. Вилсон), что означало не только расширение, но и остывание Вселенной. В

1970 году Р. Пенроуз и С. "окинг, исследуя так называемые чёрные дыры

(коллапсирующие в сингулярность звёздя), доказали существование

сингулярности, "дофизической" формы материи в модели Большого взрыва

("окинг 1990: 75-89).

С конца 70-х разрабатывается перспективное направлен,ие в космологии,

реконструирующее квантовое рождение Вселенной посредством флуктуаций

вакуума, инфляционная модель Вселенной (С. "окинг, А. Д. Линде, П. Дэвис):

эволюция Вселенной приводит к возникновению многих областей, где действует

инфляция (расширение). В одних областях расширение уменьшается, в других -

квантовая флуктуация влечег за собой рост инфляции, быстрое расширение

Вселенной. Мы живём в одной из "долин", где пространство больше не

"инфлирует" (Павленко 1997: 183).

4. 9 Космическая эволюция ' Исследованию ранней Вселенной помогают

эксперименты с помощью гигантских ускорителей элементарных частиц, где

достигают таких энергий, которые были в ранней горячей Вселенной. Данные

физики элементарных частиц теоретически экстраполируют в прошлое и строят

модели космической эволюции (Вайнберг 1981: 12-15, Силк 1982: 102-146, Гут,

Стейнхардт 1984: 56-59, Дэвис 1985: 41-51, 1989: 186-225, "окинг 1990: 103-

106, Леще 1990, Новиков 1991). На современных ускорителях элементарных

частиц удается в течение очень короткого времени воспроизводить физические

условия, существовавшие в столь ранние моменты времени, как 10 'и с после

Большого взрыва, когда температура достигала 10мК, а Вселенная была

размером с Солнечную систему. Это предел энергии, дос~игнутый в настоящее

время в физике. За этим пределом путеводной нитью может служить только

теория (Дэвис 1985; 44, 1989: 192).

Уровень элементарности (макромолекулы и кристаллы, молекулы и атомы, ядра и

нуклоны, кварки и лепгоны) зависит от уровня энергии. Квантовый характер

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8