Что было до Большого взрыва?

Коль скоро имел место Большой взрыв, что было до него и что его вызвало (или кто вызвал)? Наука бессильна дать здесь ответ — ни один феномен не демонстрирует ее ограниченности так явно, как этот. Для богословов же теория Большого взрыва выглядит весьма интригующе, так как в ряде религиозных традиций описывается сотворение Вселенной Богом из небытия (ex nihilo). И не подходит ли такое поразительное событие, как Большой взрыв, под определение чуда?

Немало ученых, считавших себя агностиками, испытали такое благоговение перед открывшейся им картиной мира, что заговорили совершенно как богословы. Астрофизик Роберт Джастроу в конце своей книги «Бог и астрономы» пишет: «В настоящий момент представляется, что наука никогда не сумеет поднять завесу, скрывающую тайну творения. Для ученого, жившего верой в могущество разума, все заканчивается как дурной сон. Он одолел горы непознанного, вот-вот покорит высочайший пик — и, перевалив через последнюю скалу, обнаруживает на вершине компанию богословов, которые сидят там уже много веков».

Для тех, кто ищет путей сближения между богословием и наукой, в новейших открытиях, относящихся к происхождению Вселенной, есть много такого, что заставляет теологов и ученых выше ценить достижения друг друга. В другом месте книги Джастроу говорится: «Теперь мы видим, как на основе данных астрономии можно прийти к библейскому взгляду на происхождение Вселенной. Детали различны, но в основных моментах описания того, как был сотворен мир, в современной астрономии и в Библии сходятся; цепь событий, итогом которой стало появление человека, началась внезапно и резко, со вспышки света и энергии».

Я согласен с Джастроу. Навязывая нам вывод о том, что Вселенная имела определенное начало, Большой взрыв прямо-таки вопиет о сверхъестественном объяснении. Непонятно, как природа могла бы сама себя создать. Для этого необходима сила, находящаяся вне времени и пространства.

А дальнейшее творение? Что мы должны думать о длительном, растянутом во времени процессе, в результате которого приблизительно через 10 млрд лет после Большого взрыва образовалась наша планета — Земля?

 

 

Формирование Солнечной системы и Земли

За первый миллион лет после Большого взрыва Вселенная расширилась, ее температура упала, и начали формироваться ядра атомов, а затем и атомы. Под действием сил тяготения материя стала собираться в галактики, которые при этом приобретали вращательное движение, — отсюда спиралевидная форма галактик, в том числе и нашей. Постепенно плотность и температура водорода и гелия в галактиках росли, и в итоге началась термоядерная реакция, или ядерный синтез.

Эта реакция, при которой от слияния четырех ядер атомов водорода образуется ядро атома гелия и выделяется энергия, — основной процесс, происходящий на звездах. Чем больше звезда, тем быстрее она горит, и когда выгорает водород, начинается образование более тяжелых элементов, таких как углерод и кислород. В ранний период существования Вселенной (на протяжении первых нескольких сотен миллионов лет) эти элементы возникали только в ядрах сжимающихся звезд, но некоторые такие звезды затем взрывались — становились сверхновыми, — и тяжелые элементы выбрасывались в пространство в виде межзвездного газа.

Астрономы полагают, что наше Солнце — звезда второго или третьего поколения, образовавшаяся путем локального вторичного сжатия не в ранний период, а около 5 млрд лет назад. Когда это происходило, сравнительно небольшая доля тяжелых элементов осталась вне звезды, и из этого вещества сформировались планеты, вращающиеся сейчас вокруг Солнца, в том числе и наша собственная, которая в ту эпоху была очень негостеприимной. Раскаленная Земля непрерывно сталкивалась с другими крупными небесными телами. Но постепенно планета остыла, вокруг нее образовалась атмосфера, и условия на ней стали пригодными для существования живых организмов. Это произошло около 4 млрд лет назад, а через каких-нибудь 150 млн лет на Земле уже вовсю кипела жизнь.

Сейчас этапы формирования Солнечной системы хорошо описаны, и вряд ли эти представления понадобится пересматривать в свете каких-либо будущих дополнительных данных. Мы действительно сотворены из праха, из звездной пыли — чуть ли не все атомы нашего тела когда-то вышли из ядерной печи древней сверхновой.

Следуют ли отсюда какие-либо богословские выводы? Насколько мы редки? Насколько маловероятны?

По всей видимости, сложные формы жизни могли возникнуть во Вселенной не ранее чем через 5-10 млрд лет после Большого взрыва, поскольку вещество звезд первого поколения не содержало необходимых для жизни (по крайней мере для известных нам форм) тяжелых элементов, таких как углерод и кислород. Соответствующему условию в состоянии удовлетворить только звезда второго или третьего поколения с планетной системой. Развитие жизни, тем более сознательной и разумной — тоже длительный процесс. Возможно, где-то во Вселенной и существуют формы жизни, не нуждающиеся в тяжелых элементах, но с нашими современными знаниями в области физики и химии их очень трудно себе представить.

Естественно, возникает вопрос, есть ли где-либо еще во Вселенной жизнь, в основе своей схожая с нашей. На сегодня мы не располагаем никакими фактическими данными на этот счет, и глубину нашего незнания хорошо показывает знаменитое уравнение, предложенное в 1961 г. радиоастрономом Фрэнком Дрейком для оценки вероятности контакта с внеземной цивилизацией. Дрейк логично заметил, что число цивилизаций в нашей галактике, способных вступить с нами в контакт, должно быть произведением следующих семи сомножителей:

• число звезд в галактике Млечного пути (около 100 млрд);

• доля звезд, обладающих планетами;

• среднее число планет (и спутников), пригодных для жизни, на одну звезду, обладающую планетами;

• из планет, пригодных для жизни, доля тех, на которых действительно развивается жизнь;

• из них — доля тех, где возникает разумная жизнь;

• из них — доля тех, разумные жители которых способны к контакту и ищут его;

• из них — доля тех, чей период способности к контакту перекрывается с нашим.

Возраст Земли — около 4,5 млрд лет, а мы способны посылать информацию за пределы своей планеты менее ста лет, т. е. в течение ничтожной доли — 0,000000022 — времени ее существования. (Причем неясно, вырастет ли этот процент сколько-нибудь значительно, учитывая явно ненулевую вероятность нашего самоуничтожения в будущем.)

Формула Дрейка интересна, но по существу бесполезна, поскольку ни для одного из сомножителей, кроме самого первого (числа звезд в галактике Млечного пути), мы неспособны установить даже очень приблизительное значение. Правда, были открыты другие звезды с планетами, но все прочие параметры остаются для нас тайной. Тем не менее действует основанный самим Дрейком проект по поиску внеземного разума — SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), — в рамках которого астрономы, физики и просто любители пытаются уловить гипотетические сигналы от других цивилизаций нашей Галактики.

Немало уже написано о потенциальном богословском значении открытия жизни на других планетах, если таковое произойдет. Станут ли в результате люди Земли автоматически менее «особенными»? Уменьшится ли вероятность вмешательства Бога-творца в процесс зарождения жизни? На мой взгляд, нет. Если Бог существует, желает взаимодействовать с мыслящими существами, подобными нам, и способен поддерживать контакт со всеми нами, живущими сейчас на Земле, — а нас 6 млрд, — и бесчисленными предшествующими поколениями, то нет причин считать, что Он не справился бы с такой же задачей еще на нескольких планетах — или нескольких миллионах планет, — где тоже присутствует разумная жизнь. Конечно, учитывая роль Нравственного закона в нашем восприятии Бога, было бы очень интересно выяснить, имеется ли нечто подобное у разумных обитателей тех далеких планет. Но будем реалистами — вряд ли мы узнаем ответ на протяжении нашей жизни.

 

 

Антропный принцип

Чем обширнее становятся наши знания о том, как возникла Вселенная и сформировалась наша Солнечная система, тем больше обнаруживается в природе явных и удивительных совпадений, одинаково загадочных и для ученых, и для философов, и для богословов. Рассмотрим три следующих факта:

1. В первые моменты после Большого взрыва образовались примерно в одинаковом количестве материя и антиматерия. За одну миллисекунду Вселенная охладилась до такой степени, что стала возможной «конденсация» кварков. Когда кварк сталкивался с антикварком, — а при громадной плотности такое событие должно было наступать очень быстро, — происходила их взаимная аннигиляция с выделением энергии в виде фотона. Но симметрия между материей и антиматерией не была полной: приблизительно на миллиард пар кварк — антикварк приходился один лишний кварк. Именно эта крошечная доля первоначального потенциала составляет массу той Вселенной, которую мы знаем. Откуда взялась эта асимметрия? Ее отсутствие представляется более «естественным». Однако при полной симметрии между материей и антиматерией Вселенная быстро перешла бы в чистое излучение, а люди, планеты, звезды и галактики так никогда бы и не появились.

2. Характер расширения Вселенной после Большого взрыва критическим образом зависел от ее полной массы и энергии, а также от значения гравитационной постоянной. Невероятно точная согласованность этих физических величин удивляет многих экспертов. Хокинг по этому поводу пишет: «Почему Вселенная начала расширяться со скоростью, столь близкой к критической, которая разделяет модели с повторным сжатием и модели с вечным расширением, так что даже сейчас, через 10 тысяч миллионов лет, Вселенная продолжает расширяться со скоростью, примерно равной критической? Если бы через секунду после Большого взрыва скорость расширения оказалась хоть на одну сто-тысяча-миллион-миллионную (1/100 000 000 000 000 000) меньше, то произошло бы повторное сжатие Вселенной, и она никогда бы не достигла своего современного состояния». С другой стороны, будь скорость расширения лишь на миллионную долю выше, не смогли бы сформироваться звезды и планеты. Частичное объяснение близости нынешней скорости к критическому значению дает предложенная сравнительно недавно инфляционная теория Вселенной, согласно которой расширение в ранний период происходило значительно быстрее. Однако многие космологи возразят, что в таком случае резонно спросить, почему Вселенная обладала как раз нужными свойствами для этого инфляционного расширения. Расширяющаяся Вселенная находится на грани невозможного.

3. Сказанное относится и к формированию относительно тяжелых элементов. Если бы сильное взаимодействие, удерживающее вместе протоны и нейтроны, было хоть немного слабее, образовывались бы только атомы водорода. А будь оно слегка сильнее, в гелий на ранней стадии превратилось бы не 25% водорода, как произошло в действительности, а весь водород, и звезды не загорелись бы, так как не смогла бы начаться термоядерная реакция. Кроме того, величина сильного взаимодействия очень точно «подобрана» для углерода, одного из важнейших элементов для жизни на Земле. При чуть большем значении весь углерод превратился бы в кислород.

В общей сложности насчитывается 15 физических констант, значения которых современные теории не в состоянии предсказать. Они даны нам: их значения просто таковы, каковы есть. Список этих констант включает скорость света, величину слабого и сильного взаимодействия, различные параметры электромагнитного взаимодействия, а также гравитационную постоянную. Шансы на то, чтобы полтора десятка констант случайно приняли совершенно определенные значения, необходимые для возникновения стабильной вселенной со сложными формами жизни, почти нулевые. И все же наблюдаемые значения именно таковы. Короче говоря, факт нашего существования невероятен. Можно справедливо возразить, что здесь получается логический круг: Вселенная должна обладать параметрами, требуемыми для стабильности, — будь это не так, мы бы о ней не дискутировали.

Общий вывод о том, что Вселенная «настроена под людей», именуется антропным принципом. Этот принцип был осознан несколько десятилетий назад, и с тех пор специалисты немало поражались ему и рассуждали о нем. В целом для него есть три возможных интерпретации.

1. Гипотеза мультивселенной. Помимо нашей Вселенной, одновременно с ней или в какой-то последовательности во времени, может существовать по сути дела бесконечное число других вселенных с разными значениями физических констант и, возможно, даже другими законами физики. Мы, однако, не можем их наблюдать. Мы можем существовать только во Вселенной, все физические свойства которой согласованы так, чтобы позволить существование жизни и сознания. Она — не чудо, а результат многочисленных проб и ошибок.

2. Существует только одна Вселенная — наша. И она обладает всеми необходимыми свойствами, чтобы дать начало разумной жизни. Если бы случилось иначе, некому было бы обсуждать этот вопрос. Нам просто очень и очень повезло.

3. Существует только одна Вселенная — наша. То, что физические константы и законы настроены под разумную жизнь, — не случайность, а прежде всего результат действий Того, Кто создал Вселенную.

Как бы то ни было, мы явно имеем дело с потенциально теологической проблемой. Иен Барбур цитирует следующие слова Хокинга: «Шансы возникновения Вселенной, подобной нашей, из чего-либо вроде Большого взрыва ничтожны. Отсюда, я полагаю, вытекают следствия отчетливо религиозного характера».

В «Краткой истории времени» Хокинг идет даже дальше, констатируя: «Почему начало Вселенной должно было быть именно таким, очень трудно объяснить иначе, как деянием Бога, которому захотелось создать таких живых существ, как мы».

Другой выдающийся физик, Фримен Дайсон, заключает рассмотрение серии, как он выражается, «числовых совпадений», следующими словами: «Чем больше я изучаю Вселенную и подробности ее устройства, тем больше нахожу свидетельств тому, что она в некотором смысле должна была знать о нашем приходе». А вот мнение лауреата Нобелевской премии Арно Пензиаса, открывшего (вместе с Робертом Вильсоном) релик­товое излучение — важнейшее подтверждение теории Большого взрыва: «Лучшие данные, которыми мы располагаем, — в точности те, которые я бы предсказал, опираясь как на источники только на Пятикнижие Моисея, Псалтирь и Библию в целом». Быть может, Пензиас думал при этом о Псалме 8, где Давид говорит: «Когда взираю я на небеса Твои — дело Твоих перстов, на луну и звезды, которые Ты поставил, то что [есть] человек, что Ты помнишь его?»

На каком же из трех перечисленных объяснений остановиться? Попро­буем подойти к этому вопросу логически. Итак, мы наблюдаем Вселенную и себя в ней. Требуется определить наиболее правдоподобное из предлагаемых объяснений этого факта, сравнив их вероятность. Проблема в том, что мы не в состоянии даже приблизительно представить себе пространство возможных событий, — кроме как, может быть, для варианта 2. Для варианта 1, поскольку число параллельных вселенных близко к бесконечности, не исключена существенная вероятность того, что по крайней мере одна такая вселенная будет обладать физическими свойствами, делающими ее пригодной для жизни. Для варианта 2 эта вероятность будет исчезающе мала, для варианта 3 все зависит от того, существует ли сверхъестественный Творец, который заинтересован во Вселенной, населенной живыми существами.

С точки зрения вероятности объяснение 2 наименее правдоподобно, тем самым, остаются варианты 1 и 3. Вариант 1 логически допустим, но гипотеза о близком к бесконечности числе ненаблюдаемых вселенных выглядит слишком натянутой, она явно не удовлетворяет бритве Оккама. Впрочем, противники предположения о разумном Творце могут заявить, что вариант 3, коль скоро он требует вмешательства сверхъестественного существа, отнюдь не проще. Однако есть и еще один аргумент: сам по себе Большой взрыв, по-видимому, отчетливо указывает на Творца, поскольку иначе повисает в воздухе вопрос о том, что было до Большого взрыва.

Если же принять, что для Большого взрыва был нужен Творец, то вполне логично будет согласиться, что этот Творец установил параметры Вселенной (физические константы, законы и т.д.) в соответствии с определенной целью. А если в Его задачи входило получить Вселенную, представляющую собой нечто большее, чем лишенная свойств пустота, то мы пришли к варианту 3.

В связи с попытками сделать выбор между вариантами 1 и 3 мне приходит на ум следующая притча, придуманная философом Джоном Лесли. Представим себе, что человека расстреливают из винтовок пятьдесят метких стрелков. Отдается команда, гремит залп, но каким-то образом все пули проходят мимо приговоренного, и тот остается цел и невредим.

Каким образом можно было бы объяснить столь примечательное событие? Лесли предлагает две альтернативы, соответствующие нашим вариантам 1 и 3. Первая: может быть, в этот день происходили сотни казней, а даже лучшие стрелки иногда промахиваются. Так что в данном случае обстоятельства сложились в пользу нашего приговоренного, и ни одна из пятидесяти пуль в него не попала. Вторая: здесь присутствовали какие-то более целенаправленные действия, и на самом деле все 50 профессионалов нарочно плохо целились. Что кажется более правдоподобным?

Оговоримся, что на настоящий момент пятнадцать физических констант определены просто опытным путем. Конечно, нельзя исключить, что в будущем физикам удастся обнаружить для каких-то из этих величин ограничения, связанные с более глубокими факторами, однако сейчас на горизонте никаких подобных откровений не видно. Далее, здесь, как и с другими обсуждаемыми нами проблемами, никакие научные наблюдения не в состоянии достигнуть уровня, на котором будет однозначно доказано существование Бога. Но для тех, кто готов рассматривать теистическую точку зрения, антропный принцип, безусловно, является сильным доводом в пользу существования Творца.