Так что же представляла собой наша «комната» мироздания в начале ее бытия?
Какие процессы там разворачивались? Можно ли восстановить их сегодня?
Кухня вещества
Как явствует из одной фантастически-шутливой телевизионной пьесы Станислава Лема, в Галактике действует некий «Лик», занимающийся «размешиванием» мировой материи (чтобы она «не подгорела»). Так вот, хоть «Лик» нашему миру, разумеется, не нужен (так же как «вседержитель Атлас» и прочие небесные деятели, шуточные и нешуточные), однако его работа осуществляется. Сама собой. Потому что «мировой кисель» не только отлично сварен, но и тщательно размешан. Всюду состав вещества неизменен. В любом уголке мира — одинаковое соотношение атомов разных сортов. Астрономы в этом убедились после многолетних наблюдений звездных и других спектров.
Больше всего в мире водорода, заметно меньше, но тоже много, гелия, а затем идут в определенной последовательности остальные элементы периодической системы Менделеева.
Эта четкая дозировка (известная пока, правда, довольно приблизительно) служит ключом к расшифровке начала начал мироздания. Проблема формулируется так: понять, каков мог быть исходный, лишенный современного простора, сверхсжатый мир, чтобы его расширение вызвало к жизни нынешние формы материи в их современном процентном отношении. Другими словами, надо угадать, из какого «сырья» и как некогда синтезировалось вещество Вселенной.
С первой гипотезой выступил в 1949 году американский физик Георгий Гамов. Его идея: сырье было жидкостью, спрессованной из нейтронов и света.
Основание для гипотезы такое. Материя нашего мира в целом электрически нейтральна, а потому резонно предположить, что первичное сырье для нее было составлено из самых распространенных нейтральных частиц — нейтронов и фотонов. К тому же в свободном состоянии нейтрон нестабилен — за 1000 секунд половина таких частиц распадается, обращаясь в протоны и электроны (да еще антинейтрино). А из протонов, нейтронов и электронов построены все атомы.
Вот гамовский вариант «варки вещества».
В «дозвездном» состоянии мира сжатые нейтроны были несвободны и не могли распадаться (при этом Метагалактика умещалась в объеме нескольких кубических сантиметров). Как только началось расширение, нейтроны получили свободу и стали распадаться. Рождались протоны и электроны. Новорожденные протоны соединялись с еще не распавшимися нейтронами. Так возникли атомные ядра. Они захватывали электроны — творились атомы. Разные — в зависимости от числа протонов и нейтронов, образовавших атомные ядра, в основном водорода и гелия. За несколько минут сформировалось все «легкое» вещество нашего мира.
Горячий или холодный?
На бумаге сперва все выглядело благополучно. Но подробный разбор гипотезы внес сомнения. В описанной картине «вселенской кухни» не вышло современного соотношения элементов. Даже основных. Избыток изначальных нейтронов и нехватка новорожденных протонов привели бы к острому недостатку в мировой материи водорода (ведь атомные ядра водорода — это просто протоны, которые, по Гамову, отсутствовали в первичной материи). Гелия же, наоборот, должно было «свариться» больше, чем есть на самом деле (потому что мириады нераспавшихся нейтронов жадно соединялись бы с только что возникшими протонами). А из гелия водород самопроизвольно выделиться не мог — по той же примерно причине, по которой из золы не может само собой воскреснуть березовое полено.
К тому же гамовский мир в «только что приготовленном виде» был очень горячим. Температура там достигала миллиарда градусов. Гигантская энергия в виде света, гамма- и рентгеновых лучей обязана была затопить новорожденное пространство лучистыми потоками. А потому и сегодня в космосе должно присутствовать много света — гораздо больше, чем, казалось бы, есть на самом деле.
Эти соображения заставили ученых усомниться в идее Гамова. Были выдвинуты другие гипотезы. В частности, наш академик Я. Б. Зельдович опубликовал вариант «холодного» формирования вещества. У Зельдовича в качестве сырья вместо света и нейтронов предлагались протоны, электроны и нейтрино, а нейтроны возникали в начале расширения из-за «уменьшения тесноты». Когда стало посвободнее, электроны «впрыгнули» в протоны (куда прежде, пока было «тесно», их «не пускали» нейтрино). Вот и получились нейтроны.
Против этого варианта трудно было спорить, тем более что он дал более точное соблюдение процентного состава синтезировавшихся элементов.
И все же идея «горячего мира» сейчас признается более правдоподобной. Дело решилось совсем недавно — после открытия уже упоминавшегося «фотонного фона», или, иначе, «реликтового света» (какой, кстати, красивый термин!). Именно он, то есть вездесущие кванты сантиметровых радиоволн, разгуливающие по нашей Вселенной, и являет собой реликт, остаток, ослабленный след грандиозной лучистой вспышки первичного мирового взрыва.
За миллиарды лет очень энергичные кванты потеряли энергию и частоту — ведь они много раз поглощались и излучались, место их рождения стремительно удалялось от всех точек нашего «взрывающегося» мира. Вместе с частотой благодаря расширению Мегамира уменьшилась и плотность излучения первичной вспышки. Значит, снизилась его температура. Сейчас в расширившейся Метагалактике от былого миллиарда градусов осталось всего около трех (выше абсолютного нуля).
Поразительнейший факт! Сегодня мы «принимаем по радио» первовспышку своего мира! Фигурально выражаясь, чувствуем отблеск совсем юной Метагалактики, находившейся в «младенческом» возрасте — вскоре после ее бурного рождения! Правда, это «вскоре» составляет сотни тысячелетий — лишь через такой срок взорвавшийся бурлящий мир обрел прозрачность.
Для полной реабилитации гипотезы «горячего взрыва» надо, правда, исправить гамовскую ошибку в оценке процентного состава синтезировавшихся атомов. Но это, как считают, дело поправимое. Возможно, в первичной «взрывчатке», кроме нейтронов и света, были и какие-то другие частицы, что несколько изменило программу синтеза вещества. А может быть, астрономы, пристальнее изучив мировую материю, найдут-таки в ней невидимый сейчас, как-то «спрятавшийся» гелий. Подобное отнюдь не исключено — ведь очень долго и весьма успешно «прятался» от проницательного взгляда ученых тот же реликтовый свет.
Во всяком случае, главное теперь общепризнано: наш мир некогда взорвался как бомба, это был «горячий, горячий, горячий мир». Потом он расширялся и остывал.
Прогноз на будущее
Подавляющее большинство новичков, усвоив вышеизложенное, незамедлительно стреляют залпом вопросов. Первый из них всегда такой:
— Что ждет нашу Вселенную в будущем?
Прогнозы составлены.
Если мир незамкнут, он будет вечно расширяться, только и всего.
Если мир замкнут, через многие миллиарды лет его расширение сменится сжатием. Галактики двинутся навстречу друг к другу, кривизна моллюска отсчета станет расти. Вероятнее всего, сжатие продлится до какого-то предела, до не очень тесного сближения галактик, а потом снова начнется расширение. (Этот вариант исследован в работах наших ученых Е. М. Лифшица, И. М. Халатникова, В. В. Судакова.)
Менее достоверен другой вариант, согласно которому начавшееся сжатие не остановится, пока не стянет Мегамир опять в точку. Как свидетельствует расчет, такое может случиться, лишь если мир обладает идеальной сферической симметрией. Это условие едва ли отвечает реальности. Все же некоторые ученые допускают впереди катастрофическое «захлопывание» мира.
Разумеется, столь бурный эпизод в истории мироздания не будет означать «конца света». Совершится лишь переход материи в иное состояние.
Более того, сохраняя верность оптимизму, можно, я думаю, не опасаться за судьбы разумных существ, которые доживут до тех далеких пор и овладеют высшим знанием и могуществом. Какие-нибудь высокоразвитые цивилизации будущего сумеют, быть может, предотвратить надвигающееся «миротрясение» — хотя бы тем, что заранее нарушат симметрию сжимающейся Метагалактики (вот вам идея для умопомрачительного ультрафантастического романа).
