Их главные характеристики следующие. 1) Микромир. Его объекты (реальные и виртуальные элементарные частицы, отдельные атомы и молекулы) имеют микроскопические размеры, т.е. в целом несоизмеримо меньше человека и социальных систем, живых организмов на планете и их сообществ- систем.

2) Макромир. Его объекты представлены биотическими и социальными системами Земли, начиная от отдельных организмов микробов,

растений, животных, человека и т.п. и до наиболее сложных систем - биосферы и социосферы. 3) Мегамир. Включает объекты, несоизмеримо больших размеров, чем биотические и социальные системы. Это планеты, звезды, галактики, их разнообразные скопления, а также вся обозримая (к настоящему времени) Вселенная, или Метагалактика. Данная типология Мира-Системы довольно широко распространена в научной и философской литературе по НКМ и по философии . Кроме этого, в ряде случаев выделяются и некоторые другие формы Миров на аналогичной основе, например, Мидимир, Мезомир (о которых пойдет речь ниже). Следует подчеркнуть, что метрические формы Мира отличаются друг от друга не просто размерами, но и характерными метрическими, т.е пространственно-временными параметрами и связанными с этим свойствами. Это, например, хорошо показано в монографии A.M. Мосте-паненко «Пространство и аремя в макро-, мега- и микромире» .

На первый взгляд, объекты, которые могут познаваться сегодня наукой, не сопоставимы. Своим пытливым взором человек проникает в миры молекул, атомов, элементарных частиц, размеры которых, по сравнению с человеком меньше в 10 IS -10 IS раз. С другой стороны, изучает космические просторы и объекты Космоса - планеты, звезды, галактики, их скопления, обозримую Вселенную, которая примерно в 10 2 S -1Q 26 раз больше самого исследователя и общества. Сравнивая познавательные возможности современной науки, известный астроном Б А. Воронцов-Вельяминов в своей книге «Очерки о Вселенной» (М., 1980, с. 598) пишет. «Изучая системы., человек дошел до атомного ядра, имеющего диаметр 10~ 13 см, т.е. примерно в 10 IS раз меньшего, чем он сам. Изучая системы, частью которых он является сам, он встречает в 10 15 раз большую систему уже в виде Солнечной системы (известный нам сейчас диаметр нашей Солнечной системы, строго говоря... только 10 15 см). Диаметр известной нам сейчас части Метагалактики составляет около 10 28 см. В области Космоса мы проникли, другими словами, в 100 миллионов раз дальше, чем в области Микромира мельчайших частиц. Тем не менее, свойства величайших мировых систем делаются доступными астрономам лишь на основе изучения мельчайших частиц, исследуемых физикой. Но и в деле изучения этого Микромира огромную помощь приносит наблюдение процессов в Космосе, заменяющих неосуществимые в лаборатории опыты. Великое и малое слиты в единстве природы».

Пространственные масштабы Вселенной и размеры основных познаваемых систем Мира можно представить таблицей, где размеры даны в метрах, с использованием приближенных чисел в пределах одного порядка (Карпен-ковС.Х. Концепции современного естествознания. М., 1997, с. 65 и др источники):

Радиус видимой нами Вселенной,

или космологического горизонта 10 26

Диаметр нашей Галактики 10 21

Расстояние от Земли до Солнца 10 11

Диаметр Солнца 10 9

ДиаметрЗемли 10 7

Размер человека 10 0

Диаметр клетки 10 -4 -10 -5

Длина волн видимого света 10 -6 -10 -7

Размер вирусов 10 -6 -10 -8

Диаметр атома водорода 10 -10

Диаметр атомного ядра 10 -15

Минимальное расстояние, доступное

сегодня нашим измерениям 10 -18

Таким образом, отношение самого большого к самому малому размеру, доступному сегодняшнему научному наблюдению, составляет 44 порядка. С отмеченных пространственных позиций, Макромир как мир соизмеримых с человеком объектов - биотических и социальных систем - представляет собой весьма неоднородное, широкое образование. Он включает биосистемы от клеток до биоценозов и биосферы как поверхностной сферы всей Земли, а также социальные системы от человека до государств и социосферы. Следовательно, только в Макромире расстояния оказываются сравнимыми, с одной стороны, с размерами клеток или даже вирусов (живых органических кристаллов), а с другой - с диаметром Земли (биосфера и социосфера), и простираются от 10" -10" 6 до 10 7 м, т.е. включают примерно 12 порядков. Для Микромира отношения самого большого (начиная с 1(Г 5 м, т.е. размера клетки) и самого малого (Ю~ 18) составляют 13 порядков, а в Мегамире, соответственно, от 10 до 10 26 м-19 порядков!

Для столь различающихся микро-, макро- и мега-расстояний используются соответствующие меры длины. Так, в мире микрообъектов используются миллиметры, микроны, ангстремы. Если миллиметр составляет 0,001 м, то микрон - это 0,001 мм или Iff* м. Ангстрем же составляет 10""° м. В Макромире используются в основном миллиметры, метры и километры. А в мире космических объектов применяются такие единицы расстояний, как астрономическая единица, световой год и парсек. Астрономическая единица (а.е.), используемая чаще при изучении Солнечной системы, представляет собой расстояние от Земли до Солнца, равное 149 600 000 км, или примерно 1,5 10 1 " м. Световой год - это такое расстояние, которое световой луч, двигаясь со скоростью 300 000 км/сек, проходит за год, что соответствует 9,46 10 17 км, или примерно 10 000 млрд. км, или 10 16 м. Парсек (пс) - единица космологических измерений, равная 3,26 светового года (Физика Космоса. М., 1986).

Для примера, диаметр нашей Галактики, называемой Млечный путь, составляет около 100 000 световых лет, а толщина ее в 10-15 раз меньше В нее входит около 150 млрд. звезд. В этих масштабах наша Солнечная система предстает лишь мельчайшей клеточкой подобной космической суперсистемы. Количество звезд в Галактике в целом сопоставимо с количеством клеток в многоклеточном организме, например, человека. Поэтому с данных позиций Галактика может рассматриваться как огромный космический суперорганизм,

а различные скопления галактик - как популяции и космоценозы (сообщества) таких суперорганизмов. В хорошо исследованной области пространства, на расстояниях до 1500 Мпк, находится несколько миллиардов галактик (для сравнения, человечество по количеству людей в конце XX в. приближается к 6 миллиардам человек)

Очень широко изменяются диапазоны времени в изучаемых системах, которое может измеряться в секундах, минутах, часах, годах, веках, миллионах и миллиардах лет. Если время жизни человека измеряется несколькими десятками лет, микроба - десятками минут, то возраст обозримой Вселенной определяется примерно в 20 миллиардов лет, а срок существования многих элементарных частиц составляет примерно 10 -6 - 10 - "° сек. С другой стороны, в Микромире времена жизни разных элементарных частиц имеют колоссальные различия. Среди них есть очень короткоживушие частицы, например, группа резонансных элементарных частиц. Время их существования - 10 - 3 сек. За это время они успевают пролететь расстояние порядка 10- 13 см. (что соответствует размеру протона), а затем гибнут. Время жизни нейтрона - несколько минут (около %0 с). Протон считается долгоживущей стабильной частицей, его время жизни оказывается более 10 31 лет. А фотон - стабильная частица - проходит в Космосе огромные расстояния и позволяет астрономам получить информацию о космических объектах, существовавших миллиарды лет тому назад Как правило, срок существования частицы «определяется природой сил, вызывающих распад, и зависит от величины энерговыделения в распаде Чем слабее взаимодействие, вызывающее распад, тем больше время жизни частицы Так, мезоны и барионы. распадающиеся за счет процессов сильного взаимодействия, имеют аномально малое время жизни – 10 -22 -10 -23 с. Время жизни частиц, распадающихся за счет электромагнитного взаимодействия - 10- 16 -10- 20 с. Время жизни частиц, распадающихся по слабому взаимодействию, еще больше - 10-"° - 10- 8 с, мюона 2"10 6 с, а нейтрона -- 10 3 с» (Физика космоса, с. 186).

Наши органы чувств без помощи приборов способны воспринимать лишь очень малую часть Мира-Системы, преимущественно в виде окружающих веществ Земли и излучений видимой части солнечного спектра. Так, А.В. Светлов пишет: «Успехи таких наук, как квантовая физика и физика элементарных частиц в исследовании Микромира дают основание ученым с полной уверенностью заявить, что наиболее компактным из всех агомов вещества является атом водорода. Для того, чтобы представить себе соотношение размеров этой структуры, увеличим ее в 1 000 миллиардов раз! Тогда в центре будет гипотетический шарик диаметром 16 мм, а второй «шарик», отождествляющий собой электрон (центральную плотную часть электронного облака -Е.У.), будет иметь диаметр 5,6 мм и «облетать» ядро по орбите радиусом 53 метра. Выходит, что на 99,999. % атом состоит из пустоты. И это самый «плотный», если можно так выразиться, атом. Следовательно, плотность и непроницаемость, окружающих нас предметов не более чем иллюзия (Майя), создаваемая особым устройством наших органов чувств» . Дифференцированные органы чувств устроены так, что каждый из них настроен на

вибрации среды определенной частоты, работая по принципу камертона. Наука прекрасно знает, что существует большое число вибраций (флуктуации) выше и ниже этих групп волн, частот и т л

Следовательно, есть много света, которого мы не можем видеть, много звуков, которые не воспринимает наше ухо, а также множество других не воспринимаемых нашими органами чувств сигналов и мировых сущностей разного порядка. «Таким образом, мы начинаем понимать, что вибрации, с помощью которых мы видим и слышим, подобны двум маленьким группам небольшого количества струн, взятых из огромной арфы, величина которой бесконечна: и когда мы подумаем, как много мы смогли узнать и скочько мы сделали выводов с помощью этих небольших отрывков, мы смутно представим себе, какие возможности могли бы лежать перед нами, если мы были б в состоянии пользоваться обширным и чудесным целым. . Опыты с рентгеновскими лучами дакл нам примеры тех поразительных результатов, которые получаются, когда даже очень немногие из этих добавочных вибраций становятся доступны человеку Научиться видеть с помощью рентгеновских лучей в добавление к тем, которыми мы обычно пользуемся достаточно для того, чтобы дать возможность каждому сделать магический фокус в этом роде» [там же, с. 25] Или, например, наличие у человека свойства эхолокации, присущего летучим мышам, или чувства инфракрасного видения, имеющегося у ряда рептилий, позволило бы ему свободно ориентироваться и активно действовав в полной темноте.

При постижении новых возможностей проникновения в неизведанные еще области Универсума перед взором человека открываются удивительные миры, называемые исследователями по-разному (в том числе «параллельные», виртуальные, «анти-миры» и пр.) Но, как отмечает Ч Лидбитер. «Мы не должны, думая о них, воображать себе какой-ниб\дь новый и странный вид материи, но должны просто представить себе обыкновенную физическую материю, которая так разряжена и действует так быстро, что вводит нас в совершенно новые условия и свойства» [цит по 254, с. 25].

В качестве общей специфики Микро-, Макро- и Мегамира следует отметить, что они изучают разные части и состояния Мира-Системы, а потому, если проблемы каждого такого Мира рассматривать «изнутри», с узких позиций, то на первый план выступает явная противоречивость, несоизмеримость выводов о свойствах разных метрических Миров, абсолютная невозможность интеграции, на первый взгляд, несопоставимого материала. Как отмечает А.В. Светлов, в качестве иллюстрации этой мысли можно привести известную притчу о трех слепых, которые пытались описать, что такое слон, подойдя к нему с трех разных сторон Первый подошел к ноге животного и ощупывая его сказал: «Слон - это нечто массивное, подобное колонне!» Второй подошел к хоботу и заме!ил «Слон - это нечто гибкое и подвижное, подобное змее!» А третий, потрогав хвост, воскликнул: «Друзья, вы оба не правы. Слон - это веревочка» . Если же проблему рассматривать в целом, с системно-синтетических позиций, то оказывается, что в разных науках, с различных сторон познавались отдельные части, участки Единого Мира-Системы. А

главная задача сегодня состоит в философско-научной интеграции разрозненных частей в Целое.

При этом следует подчеркнуть, что специфика Микромира и Макромира заключается в следующем. Знания о Микромире вышли в основном в область познания Мира энергий, или Рассеянной материи, Бестелесной субстанции (в объективном и субъективном плане). Здесь действуют законы Мира энергий. Напротив, в Макромире изначально изучался Мир веществ (причем, исходно в пассивном варианте, в виде механицизма) своими способами и методами, что наложило естественный отпечаток на все полученные при этом знания. Но исходя из признания неразрывности, целостности Универсума следует признать, что между разными сторонами Единого существуют многочисленные взаимопереходы Активной Мировой субстанции, взаимодействия частей. Наука все более проникает в эти пограничные, стыковые области, выявляет инвариантные формы в преобразовании знаний. Именно эти пограничные области и оказываются наиболее эвристичными, формируют основу всеобщей интеграции в ОНКМ и в Синтетической КМ.

Специфика Мегамира заключается в том, что здесь почти в статичном (по нашим земным меркам) состоянии познаются огромные части обозреваемого Универсума. Но если принять, что в большом и малом познается Единое, данная специфика оказывается не препятствием, а еще одной плодотворной ступенью в раскрытии Великих тайн Космоса. При этом возможная динамика суперструктуры Мегамира подсказывается Макромиром, а Микромир в своих мельчайших вакуумных (пра-энергийных) структурах, в их совокупности, вновь «выходит» на Мегамир и определяет часть свойств огромного Универсума, показывая, как «чистая» энергия закономерно превращается в «чистое» вещество и наоборот. Поэтому все более эвристичными и плодотворными становятся не исследования «борьбы» направлений «до победного (т.е. гибельного в своей односторонности) конца», а познавательные синтетические направления. Последние являются исходно гуманными и терпимыми. Здесь исследователи не опускаются до взаимного охаивания даже при творческом анализе противоположных взглядов, учитывают познавательную ценность драгоценных зерен аномальных фактов, из которых, как известно, наиболее вероятно рождение нового знания Отметим очень кратко особенности выделенных Миров.

В Микромире пространства существования отдельных систем (микро-объектов) имеют предельно малые, микроскопические размеры. Скорости же их распространения чрезвычайно велики н сравнимы со скоростью света -300000 км/сек, а согласно некоторым научным гипотезам, могут существовать и движения со скоростями еще большими (так называемые сверхсветовые движения тахионов и т.п. частиц, в том числе, сверхсветовые скорости перемещения в мировой энергетической среде - физическом вакууме). Здесь не действуют классические законы физики (механики и др.) Макромира, а существование микрообъектов - энергетических волн, отдельных элементарных частиц, атомов, молекул описываются законами релятивистской физики, квантовой физики, физики элементарных частиц и ядерной физики. В Микромире,

в отличие от Макромира и Мегамира, действует принцип Гейзенберга, согласно которому для микрообъекта невозможно сразу точно определить его основные параметры - импульс, скорость, координаты. Чем точнее определяется даже один из двух параметров, тем неопределеннее становится другой и наоборот. По-видимому, данный парадокс определяется тем, что в микрообъектах интегральная материя значительно более, чем в Макро- и Мегамире, представляет собой неразрывное единство, с одной стороны, массовой части (телесной субстанции, или концентрированной материи с выраженной массой покоя), но в исчезаюше малых количествах, а с другой - энергетической безмассовой части (бестелесной субстанции, рассеянной материи с отсутствующей или почти отсутствующей массой покоя). Указанное динамическое единство (с околосветовыми скоростями изменения состояний и параметров) приводит к тому, что в «точечных» участках Микромира непрерывно массовое переходит в безмассовое и наоборот. Именно поэтому невозможно в исследовании применять характеристики «чисто массовые» (например, импульс) или «чисто безмассовые» (например, пространственные - вакуумные характеристики) Здесь эти характеристики постоянно переходят друг в друга, взаимно изменяя крайние полярные «классические» параметры.

Поэтому в подобных исследуемых точках Микромира, по-видимому, нельзя четко определить отдельно пространство и отдельно время, поскольку они отчасти сливаются в динамическом взаимодействии. Само пространство микрочастицы (соответствующий ей участок физического вакуума) может настолько плавно, без четко выраженной границы, переходить в пространство окружающей энергетической среды (физического вакуума), что становится весьма проблематичным определение границы раздела фаз «микрочастица -энергетическая среда» А там, где удается относительно определенно рассчитать импульс частицы, теряет смысл пространственная определенность, и наоборот. Часть пространства (безмассовой энергии физического вакуума) концентрируется, переходит из виртуального состояния в реальное и включается микроквантами в потенциальную энергию микрочастицы, т.е. в массовую, телесную часть, а также идут обратные процессы. Поэтому по необходимости нарушаются законы «чисто» концентрированной (массовой, вещества) и «чисто» рассеянной (безмассовой, энергии) материи. Например, массовая часть субстанции вдруг «ниоткуда» получает дополнительную энергию. Создается впечатление, что «из ничто рождается нечто». На самом деле, общая энергия интегральной материи не исчезает и не появляется ниоткуда. Она просто переходит из одной качественной формы в другую альтернативную форму (бестелесное переходит в телесное и наоборот). На макроскопическом уровне это выражается универсальной формулой Е = mс 2 .

Таким образом, кажущееся нарушение законов сохранения на микроуровне объясняется несостоятельностью соответствующего гносеологического подхода к явлениям Микромира. А именно, в исследовании учитывается лишь одна сторона существования объективного мира - массовой материи, но неявно постулируется отсутствие другой (безмассовой материи). Последняя совершенно неправомерно (явно или неявно) приравнивается в основном к «пус-

тоге» или к нулю, что приводит к алогичным результатам. По-видимому, этот пробел начинает преодолеваться в современных концепциях физического вакуума.

Кроме того, принципиальное значение имеет корпускулярно-волновая двойственность объектов. Для познания микрообьектов сформировались такие науки, как квантовая и волновая физика. У элементарных частиц трудно различимы или вовсе не различимы (с помощью современных методик) система и среда, где отсутствует четкий раздел фаз, как в Макромире. Например, электрон лишь в некоторых моделях (Бора и т.п.) представлен четко отграниченной частицей. На самом деле он существует в виде постоянно перемещающегося (даже на электронных орбитах атома) электронного облака, с разной степенью плотности его частей, где наибольшая плотность и характеризует в целом местопребывание данного микрообъекта. Тем более почти не представляется возможным зафиксировать точные координаты микрообъектов в излучениях. Поэтому в основном физика для их познания применяет не динамические методы (как в большинстве случаев в Макромире или Мегамире), а вероятностно-статистические.

Совсем по-иному предстает проблема наблюдаемости явлений. Даже с помощью совершенных методик, используемых в Микромире, непосредственно не только наблюдать, но даже обнаружить отдельные частицы (например, всепроникающее нейтрино или резонансные частицы) представляется весьма сложным. Чаще всего, обнаружение и изучение микрообъектов происходит с помощью косвенных методов (например, в виде отпечатков на фотографиях). Поэтому очень сильное влияние в эксперименте оказывает методика наблюдения, используемая аппаратура и исследовательские действия самого наблюдателя, которые могут кардинально изменять объективные характеристики природных микрообъектов и значительно уводить познание от истины. Возникает специфическая для Микромира проблема чистоты наблюдения и эксперимента, возможности выявить истинные, не искаженные характеристики наблюдаемого предмета.

Кроме того, в нашем обычном «макроскопическом» понимании реальности, Микромир - это мир парадоксов. С одной стороны, для него характерны микрообъекты колоссальной плотности, как нейтрон и протон, а также состоящие из них ядра атомов. С другой стороны - это предельно рассеянная субстанция - физический вакуум, о котором шла речь выше и свойства которого еще во многом не ясны. С одной стороны, в Микромире существуют предельно малые объекты - атомы, элементарные частицы, а с другой - его рассеянная материя распространяется в виде Мировой энергетической среды по всему Универсуму, заполняя его и смыкаясь таким образом с Мегамиром.

Но именно в данном мире парадоксов появилась возможность объединять, казалось бы, «не объединнмое». Квантово-релятивистские представления показали классический пример синтеза полярных корпускулярной и волновой теорий света в концепции корпускулярно-волнового дуализма.

Именно с Микромиром связан ряд современных синтетических направлений объединения некогда не сопоставимых взаимодействий - объе-

динения электромагнитного и слабого взаимодействий в концепцию электрослабых взаимодействий, далее - творческие поиски Великого объединения с гравитационными и сильными взаимодействиями, а в самые последние годы -Великого Синтеза всех взаимодействий в теориях Физического Вакуума,

В отличие от Микромира, Макромир, в силу того, что он соизмерим с познающим субъектом - человеком, наиболее полно изучен наукой. Он включает природные и социальные объекты, размеры которых колеблются от величины до-клеточных форм (например, вирусов), живой клетки и одноклеточного организма до биосферы и социосферы как целостных планетарных образований. Большинство предметов Макромира можно отражать с помощью непосредственных наблюдений (за исключением одноклеточных и субклеточных структур). Это области преобладания концентрированной материн на планете, или Мира веществ. Поэтому основу здесь составляет вещественная структура объектов, а специфические энергии также связаны с определенным качественным состоянием вещества. Область Макромира - это область органической природы на поверхности Земли, сферы биотической и социальной жизни.

Хотя для всех органических веществ характерно атомно-молекулярпое строение (как проявление единой физико-химической основы Микромира), здесь формируется специфическая молекулярная основа из органических веществ, неметаллов - углерода, водорода, кислорода, азота, серы и др. За счет свойства атомов углерода образовывать разнообразные, прямые или разветвленные цепи, кольцевые структуры и т.п., органические молекулы достигают гигантских (по масштабам Микромира) размеров, некоторые из них (например, длина «нити» молекулы жизни ДНК) оказываются соизмеримыми с субклеточными структурами - органоидами, например, клеточным ядром, особенно в периоды наибольшей активности (например, в фазе деления клетки). В результате биотические (биологические) молекулы становятся специфическими носителями биотической и социальной активности - органической жизни.

Обладая высокой активностью, биомолекулы приобретают способность аккумулировать в разных формах солнечную космическую энергию и преобразовывать ее в особые виды энергии разнообразных живых организмов, а также в биотическую энергию молекул ДНК и РНК, определяющую деление клеток, размножение биотических и социальных организмов, а в целом - биотическую и социальную жизнь. Прогрессивное развитие механизмов поглощения свободных видов энергий внешней среды у животных, а затем социальных организмов формирует особый энергообмен живых организмов со средой, определяет появление энергетически насыщенных структур в виде нервных клеток и нервной системы животных и человека, а за счет этого, активное перемещение биосистем в пространстве . В нервной системе образуются наиболее сложные виды энергии - психическая (у животных) н психическая и духовная (у человека). Психическая и духовная энергия человека определяют сознательно-практическую деятельность в обществе [там же, с.230-275] и в целом - новые качества социальной материи .

Органические системы биосферы (а затем и социосферы) выполняют особую космическую роль на планете, поскольку, наряду с другими поверхностными геосферами трансформируют разнообразные космические энергии окружающего космического пространства (космической среды) в «земные» вещественные и энергетические формы и представляют особые воспринимающие подсистемы Земли . Временные параметры систем Макромира также в целом соизмеримы с жизнью человека, могут измеряться годами (шире - столетиями, тысячелетиями, миллионами лет) или, напротив, более короткими промежутками - сутками, минутами, секундами.

Изучение эволюционных филогенетических процессов в органической природе в виде эволюционного учения проводится в науке уже около двух столетий. За это время формировались разные концептуальные взгляды, которые в целом исходили из двух различных позиций. С одной стороны, важное значение в эволюции придавалось взаимодействию организмов с окружающей средой - как первичному (начиная с учения Ламарка, а в современных концепциях - экологические представления). С другой стороны, главная роль придавалась внутренним факторам организмов - их изменчивости и наследственности (начиная с учения Дарвина, а в современных условиях - генетические представления). В целом следует отметить, что оба направления страдали односторонностью, каждое из них шло к пониманию целого - эволюционного процесса - преимущественно со своей стороны, отрицая другую. С этим была связана многолетняя дискуссия, переходящая порой а «ожесточенную борьбу», особенно, когда верх одерживали не научные, а политические интересы. Данным вопросам посвящена очень обширная литература как в нашей стране, так и за рубежом. В частности, анализ данного явления в нашей стране провел американский исследователь Л.Р. Грэхэм . Теоретические аспекты разных подходов и их системный анализ даны нами в .

Биологической наукой на рубеже XXI в. накоплен обширный материал по обоим направлениям - генетическому и экологическому, а также важные результаты системного синтетического характера. Поэтому, по-видимому, наступает время не конфронтации и конфликтогенеза, а широкого системного синтеза лучших достижений эволюционно-генетического, эволюционно-экологического направлений и системных биологических концепций (структурной организации, системности, самоорганизации биосистем и т.п.) в единую системно-синтетическую экогенетическую концепцию филогенеза. Предпосылки и главные ориентиры для такого синтеза показаны, например, в монографии Г.А. Югая «Общая теория жизни» (М., 1985). Важной особенностью Макромира является также то, что метрические характеристики его объектов позволяют подробно исследовать структуру систем, функции их частей, общую динамику и онтогенетические циклы систем. Данные результаты играют неоценимую роль в развитии общих системных представлений, а также позволяют экстраполировать, с помощью метода аналогий, часть наиболее важных результатов в другие области познания.

В отличие от первых двух Миров, Мегямир - это Мир огромных космических объектов, где действуют свои метрики. Расстояния измеряются по-

рядками ~ 10 7 ~10 М метров, а время - миллионами и миллиардами лет. Также, как и в Микромире, необычные, с позиций обыденных представлений, метрические свойства Мегамира раскрывают особые законы Космоса, всей обозримой Вселенной. Первые субъективные представления об объектах Мегамира давали выводы еб их неподвижности и об отсутствии различий в расстояниях до разных звезд и галактик (например, в созвездия, выделенные древними наблюдателями, с современных позиций, попадают светящиеся объекты, находящиеся на огромных расстояниях друг от друга, из разных звездных или галактических ассоциаций). То, что в Мегамире обычно называется космической эволюцией, в целом представляет собой не филогенез (по сравнению с биологией или социологией, в виде множественных смен видов аналогичных систем - в течение сотен тысяч и миллионов лет), а онтогенез, т.е. в основном описание циклов саморазвития и самораспада отдельных космических систем - звезд, планет, галактик. Именно онтогенетические циклы космических систем и их отдельные фазы длятся миллионы и миллиарды лет, а филогенез разных видов таких систем занимает многие миллиарды лет и становится предметом особой области космогонии - эволюции Метагалактики, обозримой Вселенной. Таким образом, если проводить широкие научно-философские аналогии в познании систем Макромира и Мегамира, то космическая эволюция звезд и планет предстает здесь как онтогенез космических систем и сравнима с онтогенетическими циклами биотических и социальных систем, а не с филогенезом. Следовательно, именно онтогенез системы (ее самоорганизация, саморазвитие, самополяризация и самораспад, с последующей вторичной самоорганизацией и новыми циклами) становится базой для научно-философского сравнения и выявления всеобщих системных закономерностей в различных Мирах и в целом в Универсуме.

Несопоставимые- (в первых формах научного знания) метрики Макромира и Мегамира привели к разным способам их познания и к принципиально несопоставимым первым научным выводам. Так, еще в Новое время на Космос были распространены представления классической механики: единственной формой движения казалась механическая, а силой - гравитационная («неживые» механические силы притяжения и отталкивания). Данные представления легли в основу механистической космологической картины Мира, где Космос представал как неживая природа, в отличие от живой органической природы - Биоты, а также Социума. Данное принципиальное различие легло в основу космогенеза, где главными (исходными) силами космической эволюции оказались «пассивные, неживые» гравитационные взаимодействия, т.е. не внутренние, собственные силы космической системы, характеризующие ее собственную активность, а внешние по отношению к ней силы взаимодействия системы с окружающей пространственной средой. Такие космогонические представления о Неживом Космосе легли в основу всех традиционных космологических концепций и просуществовали вплоть до наших дней. Они же послужили основой расхожему представлению о разделении всей природы на «неживую» (Космос, Земля) и живую (Биота, Социум).

Иное же, гениальное интуитивное представление древних мудрецов об Активном Мире-Системе с едиными законами самодвижения (концентрирования и рассеивания) мировой интегральной материи, в том числе, об Активном Живом Космосе в принципе противоречило механистическим «традиционным» физикалистским представлениям и потому отвергалось физикой. Однако в XX в уже на базе нового накопившегося эмпирического и теоретического материала вновь возник рад идей, которые по существу строились на новой научной парадигме, которая в целом, как показывают исследования последних лет, наиболее близка взглядам об Активном Космосе (Активной неорганической природе). Результаты, получаемые в рамках новой научной парадигмы, основа которой в астрономии заложена бюраканской концепцией, были в целом противоположны традиционным космогоническим представлениям (Амбарцумян, Маркарян, Джвджян, Казютинский, Дмитриев и др. ). Данная (бюраканская) концепция в астрономии была обозначена В.А, Амбарцумяном как нетрадиционная космогоническая концепция. И действительно, асе более глубокие исследования показывают, что многие выводы нетрадиционных космологических взглядов соотносятся с традиционными с точностью «до наоборот». Поэтому в большинстве источников научной, учебной и научно-популярной астрономической литературы, как правило, описываются лишь традиционные взгляды, а противоположные или вообще не упоминаются, или очень кратко даются в основном лишь в плане критики.

Так, всеобщие представления об Активной (живое) космической, биотической и социальной материи, с универсальными мировыми законами самоорганизации, саморазвития, самораспада (с «размножением», т.е. появлением новых поколений аналогичных систем) и новыми онтогенетическими циклами никак не вписывались в традиционные космогонические представления. И лишь новые научные достижения в XX в. позволили по-новому взглянуть на динамику Космоса. В первую очередь, это общенаучные достижения, показывающие универсальное единство структурно-динамической организации материи, ее разных структурных уровней (космических, биотических и социальных систем Микромира, Макромира и Мегамира). Это результаты общенаучного синергетического направления, показавшие универсальность природных и социальных процессов самоорганизации космических, биотических и социальных систем и, следовательно, единство законов их самодвижения. Кроме того, в наблюдательной астрономии накопилось большое количество фактического материала, начиная с фундаментальных исследований школы пулковских астрономов (Санкт-Петербург), затем школы Амбарцумяна и других астрономов-исследователей в разных странах, который оказался прямо противоположным выводам традиционных космогонических построений (рождение звездных скоплений, активность ядер галактик, взрывающиеся и разбегающиеся галактики, движения токов материи в рукавах галактик в направлениях, противоположных предсказаниям традиционных теорий и пр.). Более подробно, с научно-философских позиций данная проблема рассмотрена нами в .

Таким образом, на новой современной научной основе достижений XX в. возродились представления о самодвижении Мировой субстанции и об Активном Космосе, об Активной (живой) неорганической природе Мегамира и Микромира. Формируются нетрадиционные космогонические взгляды, которые, по-видимому, по сравнению с традиционными построениями, являются более адекватными современным научно-философским представлениям. Но это отнюдь не значит, что, в случае наибольшего признания концепций Активного Космоса весь научный багаж традиционных взглядов будет «подвергнут уничтожающей критике» и отброшен. Напротив, следует подчеркнуть, что в рамках «традиционной» астрономии и астрофизики накоплен богатейший эмпирический и теоретический материал. Значительная часть его, в случае применения иного, более широкого методологического подхода, прекрасно «работает» и в нетрадиционной парадигме. Поэтому скорее всего в недалеком будущем предстоит диалектический синтез альтернативных взглядов на природу и динамику Космоса и Мегамира на новой, более широкой методологической основе. Как уже не раз отмечалось, науке известен целый ряд некогда альтернативных взглядов, которые затем оказались взаимодополнительными частями более широкой концептуальной целостности. Вспомним хотя бы лапласовский детерминизм и вероятностные представления, синтезированные в современных детерминистских взглядах; альтернативные представления о корпускулярной и волновой сущности микрообъектов, интегрированные в концепции корпускулярно-аолнового дуализма; противоборство генетических и экологических взглядов на биологическую эволюцию, которые все более интегрируются в новых экогенетических представлениях и т.п.

В целом можно сказать, что несмотря на кардинальное различие метрических характеристик Микромира, Макромира и Мегамира, они, вероятнее всего, подчиняются единым законам самодвижения Универсума.

Кроме отмеченной и в целом общепринятой типологии Миров, можно отметить, как нам кажется, плодотворные и весьма актуальные идеи некоторых авторов о несколько более дифференцированном подходе к данному вопросу. Например, Б.М. Кедров, а также другие ученые, следующие в русле данных идей, при описании основных форм движения материи предлагали особо выделять геологическую форму движения, связанную с совокупным движением нашей планеты . В комплексных исследованиях биологов, экологов, геологов и географов выделяются системно-структурные комплексы, отражающие не только характеристики биосистем, но и разных частей геосистем (например, биогеоценозы, социобиогеоценозы; уровни организации геосистем; поверхностные и внутренние концентрические слои планеты, или геосферы - ядро, мантия, лито-, гидро-, био-, социо-, атмосфера и т.д., в целом отражающие ее структурно-функциональную организацию, и т.п.)- Реальные исследования процессов и механизмов эволюции биотических и социальных систем возможны лишь с учетом того, что известная нам биотическая и социальная жизнь появилась и развилась на особой космической системе - планете Гее или Земле, за счет животворной энергии Солнца в процессе

солнечно-земных взаимодействий Кроме того, научные результаты последних лет показывают возможность исследования планет и звезд как открытых систем Космоса, в которых активно проявляются механизмы космической эволюции и космической жизни (в соответствующих пространственно-временных масштабах)

На базе отмеченных идей, теоретической и практической значимости познания особых (материнских для Биоты и Социума) космических систем -космических мегасистем планет и звезд, в первую очередь, Земли и Солнца, А Н Дмитриевский, И А. Володин и Г И Шипов предлш-ают выделять дополнительную градацию при изучении Вселенной А именно, дифференцировать не только макси-Вселенную (как совокупность всех наблюдаемых космических мега-объектов), мини-Вселенную (чикрообъекты Космоса), но также и мнди-Вселенную, в первую очередь, нашу планету Авторы обосновывают данную дифференциацию развитием нового эволюционного подхода, в котором планета может играть роль не пассивного, но активного космического объекта, системно преобразующегося в соответствии с законами космической эволюции и законами системного движения материи (СДМ, как обозначают их авторы ).

Так, авторы пишут, что в представлениях об изменении Земли как целостного космического тела традиционно применялись две развитые в современной физике теории - астрофизики и квантовой теории поля «Действительно, с точки зрения астрофизики Земля была объектом неинтересным, так как, согласно традиционным представлениям, ее масса мала для возникновения существенных релятивистских эффектов общей теории относительности, лежащих в основе астрофизических моделей» [там же, с 124]. «Однако в последние годы получен целый ряд новых синергетических эффектов, позволяющих по-новому, с учетом квантовых релятивистских процессов, рассматривать геодинамику и структурные преобразования Земли В современной физике существуют разделы, изучающие макси-Вселенную (космология и астрофизика) и мини-Вселенную (микромир, квантовая теория поля) Здесь мы пытаемся сформулировать некоторые основы будущего раздела физики, изучающего «миди-Вселенную», включающую планетологию (в частности, строение и динамику Земли)» [там же, с 124]

«Следует заметить, что в науках о Земле начали широко применяться физические теории Главной проблемой для их применения является отсутствие фундаментальных физических основ и, в частности, отсутствие модели Земли как целого на основе современной нелинейной теории поля Это открыло бы дорогу к применению системного подхода к изучению Земли (курсив наш - Е У) на более глубоком теоретическом уровне Попытка построения такой модели (см ) потребовала формулирования целого ряда принципиально новых положений При этом выводы из них хорошо согласуются с экспериментальными данными и создают довольно стройную картину, которую можно положить в основу системных представлений о геодинамике» [там же, с 125] Полагаем, что целый пласт разнообразных специальных научных исследований о Земле и Солнечной системе (Володин, Дмитриев, Дмит-

риевский, Казначеев, Шипов и др) в последние годы подтверждает правомерность подобных высказываний о необходимости выделения особой формы реальности, подлежащей глубокому всестороннему изучению

На основе изложенного, в общей градации Миров можно выделить еще один - Мидимнр, отражающий мир отдельных космических мегасистем звезд и планет, а в их числе - Земли (Геи) и Солнца, имеющих наиболее важное теоретическое и практическое значение в жизни человека Познанием Мидимира как системного образования (Геи как целостности и Солнечной системы как целого) занимается большая группа геолого-географических наук, астрономических наук (планетология, планетная космогония, гелиоастрономия), экологических наук (учение о солнечно-земных связях, геоэкологические проблемы и т п.), а также целый ряд прикладных знаний (поиск, разработка и добыча полезных ископаемых - минеральных, органических ресурсов, разнообразное практическое использование осадочных, магматических и метаморфических пород, использование ресурсов и энергии воды, ветра, Солнца и т д)

С учетом описанного, общую типологию Миров можно представить следующим образом Микромир - Мндимир - Макромир - Мегамнр (или то же примерно в обратном порядке, в зависимости от целей познания Мега-мир - Мидимир Макромир - Микромир)

Значение представленных типологий частей Мира заключается в том, что они, во-первых, помогают в определенной мере систематизировать бесконечное количество объектов общества и природы Во-вторых, выявить определенные соотношения Микро-, Макро- и Мегамира (или более подробно, Микро-, Миди-, Макро- и Мегамира). В этом случае Микромир, по отношению к Макромиру, раскрывает глубокое структурное содержание последнего Мега-мир представляет, в самом широком смысле, геологическую и космическую среду (ближний и дальний Космос) бытия живых организмов, человека и общества, А Миднчир позволяет более предметно познать тот непосредственный космический базис, на котором сформировалась биотическая и социальная жизнь Земли и Солнечной системы В-третьих, уже в данных метрических соотношениях просматривается не только бесконечное многообразие, но связь и взаимодействие, казалось бы, на первый взгляд, несопоставимых объектов Мира.

Кроме того, в ряде системных исследований выделяется также Мезо-мир (Каган, Клир, Кузьмин, Малиновский, Рапопорт, Садовский, Урманцев и др) Он рассматривается как промежуточный между Микромиром (элементарных частиц, атомов и т п) и Макромиром окружающих человека и сравнимых с ним по величине биотических и социальных систем То есть к Мезомиру, как правило, относят крупные молекулы, например, биополимеры белков, нуклеиновых кислот, органоиды клетки, микроскопические (одноклеточные) формы и организмы Но наибольшую эври-стичность представляет рассмотрение мировых частей - Микромира, Макромира и Мегамира, а также Мидимира или Мезомира не только само по себе, а во взаимодействии с иерархическими частями Мира и с соответствующей структурной организацией Мира, в виде структурных уровней организации

материи . Поэтому вопросу общей иерархии Мира-Системы посвящен специальный, следующий раздел главы.

Введение

1 Объекты микромира

2 Концепции микромира и квантовая механика

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Становление теории атомно-молекулярного строения мира приходится на начало 19 века, хотя еще Демокрит предполагал, что Вселенная слагается из мельчайших неделимых частиц, однако доказать экспериментально, что каждый химический элемент состоит из одинаковых атомов, удалось лишь в 1808 году. Сделал это английский химик и физик Дж.Дальтон - создатель химического атомизма, а в 1811 году итальянский физик и химик А.Авогадро выдвинул гипотезу молекулярного строения веществ (в частности, простых газов).

В конце XIX - начале XX вв. физика вышла на новый уровень исследований. Понятия и принципы классической физики оказались неприменимыми не только к изучению свойств пространства и времени, но еще в большей мере к исследованию физических свойств мельчайших частиц материи или микрообъектов, таких, как электроны, протоны, нейтроны, атомы и подобные им объекты, которые часто называют атомными частицами. Они образуют невидимый нами микромир.

В первое время физики были поражены необычными свойствами тех мельчайших частиц материи, которые они изучали в микромире. Попытки описать, а тем более объяснить свойства микрочастиц с помощью понятий и принципов классической физики потерпели явную неудачу. Поиски новых понятий и методов объяснения, в конце концов, привели к возникновению новой квантовой механики, к окончательному построению и обоснованию которой значительный вклад внесли Э. Шредингер (1887 – 1961), В. Гейзенберг (1901 – 1976), М. Борн (1882 – 1970). В самом начале эта механика была названа волновой в противоположность обычной механике, которая рассматривает свои объекты как состоящие из корпускул, или частиц. В дальнейшем для механики микрообъектов утвердилось название квантовой механики.

Все вышесказанное обосновывает актуальность данной темы.

Цель работы: всестороннее изучение и анализ микромира и его объектов.

Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем работы 14 страниц.

1 Объекты микромира

Все многообразие известных человечеству объектов и свойственных им явлений обычно разделяется на три качественно различные области - микро-, макро- и мегамиры (см. таблицу).

Понятие «Микромир» охватывает фундаментальные и элементарные частицы, ядра, атомы и молекулы.

Элементарные частицы – это частицы, входящие в состав прежде «неделимого» атома. К ним относят также и те частицы, которые получают при помощи мощных ускорителей частиц. Есть элементарные частицы, которые возникают при прохождении через атмосферу космических лучей, они существуют миллионные доли секунды, затем распадаются, превращаются в другие элементарные частицы или испускают энергию в форме излучения. К наиболее известным элементарным частицам относятся электрон, фотон, пи-мезон, мюон, нейтрино. В строгом смысле слова элементарные частицы не должны содержать в себе какие-либо другие частицы. Однако далеко не все из наиболее известных элементарных частиц удовлетворяют этому требованию. Было обнаружено, что элементарные частицы могут взаимно превращаться, т.е. не являются «последними кирпичиками» мироздания. В настоящее время уже известны сотни элементарных частиц, хотя согласно теории их число не должно быть особенно большим. Новейшие исследования, в частности, подтверждают выдвинутую ранее гипотезу о существовании еще «более элементарных» частиц – кварков.

Первой элементарной частицей, открытой в физике, стал электрон, который в 1897 году, изучая газовые разряды открыл английский физик Джозеф Томсон и измерил отношение его заряда к массе. Электрон - один из основных структурных элементов вещества; электронные оболочки атомов определяют оптические, электрические, магнитные и химические свойства атомов и молекул, а также большинство свойств твердых тел.

В обычном употреблении физики называют элементарными такие частицы, которые не являются атомами и атомными ядрами, за исключением протона и нейтрона. После установления сложной структуры многих элементарных частиц потребовалось ввести новое понятие – фундаментальные частицы, под которыми понимаются микрочастицы, внутреннюю структуру которой нельзя представить в виде объединения других свободной частиц.

Во всех взаимодействиях элементарные частицы ведут себя как единое целое. Характеристиками элементарных частиц являются, кроме массы покоя, электрического заряда, спина, также такие специфические характеристики (квантовые числа), как барионный заряд, лептонный заряд, гиперзаряд, странность и т.п.

В настоящее время достаточно много известно об атомарном строении вещества и элементарных частицах. Поскольку элементарные частицы способны к взаимным превращениям, это не позволяет рассматривать их, так же как и атом, в качестве простейших, неизменных «кирпичиков мироздания». Число элементарных частиц очень велико. Всего открыто более 350 элементарных частиц, из которых стабильны лишь фотон, электронное и мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы (каждая элементарная частица, за исключением абсолютно нейтральных, имеет свою античастицу). Остальные элементарные частицы самопроизвольно распадаются за время от 10 3 с (свободный нейтрон) до 10 -22 - 10 -24 с (резонансы).

Существует несколько групп элементарных частиц, различающихся по своим свойствам и характеру взаимодействия, которые принято делить на две большие группы: фермионы и бозоны (см. рисунок).

Фермионы составляют вещество, бозоны переносят взаимодействие.

Лептоны (от греч. легкий) - частицы со спином 1/2, не участвующие в сильном взаимодействии и обладающие сохраняющейся внутренней характеристикой - лептонным зарядом, могут быть нейтральными. Заряженные лептоны могут, как и электроны (относящиеся к их числу) вращаться вокруг ядер, образуя атомы. Лептоны, не имеющие заряда могут проходить беспрепятственно через вещество (хоть через всю Землю) не взаимодействуя с ним. У каждой частицы есть античастица, отличающаяся только зарядом.

Адроны - элементарные частицы, участвующие во всех фундаментальных взаимодействиях, включая сильное; характерным для адронов сильным взаимодействиям свойственно максимальное число сохраняющихся величин (законов сохранения). Адроны делятся на барионы и мезоны. По современным представлениям, адроны имеют сложную внутреннюю структуру: барионы состоят из трех кварков; мезоны - из кварка и антикварка.

Отдельную «группу» составляет фотон.

При столкновениях элементарных частиц происходят всевозможные превращения их друг в друга (включая рождение многих дополнительных частиц), не запрещаемые законами сохранения.

Атомом (от греч. atomos - неделимый) называют часть вещества микроскопических размеров и массы, мельчайшую частицу химического элемента, сохраняющую его свойства. Атомы состоят из элементарных частиц и имеют сложную внутреннюю структуру, представляя собой целостную ядерно-электронную систему. В центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома; вокруг движутся электроны, образующие электронные оболочки, размеры которых (~10-8 см) определяют размеры атома. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре (заряд всех электронов атома равен заряду ядра), число протонов равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Атомы могут присоединять или отдавать электроны, становясь отрицательно или положительно заряженными ионами. Химические свойства атомов определяются в основном числом электронов во внешней оболочке; соединяясь химически, атомы образуют молекулы.

Важная характеристика атома - его внутренняя энергия, которая может принимать лишь определенные (дискретные) значения, соответствующие устойчивым состояниям атома, и изменяется только скачкообразно путем квантового перехода. Поглощая определенную порцию энергии, атом переходит в возбужденное состояние (на более высокий уровень энергии). Из возбужденного состояния атом, испуская фотон, может перейти в состояние с меньшей энергией (на более низкий уровень энергии). Уровень, соответствующий минимальной энергии атома, называется основным, остальные - возбужденными. Квантовые переходы обусловливают атомные спектры поглощения и испускания, индивидуальные для атомов всех химических элементов.

Под ядром атома понимается его центральная часть, в которой сосредоточена практически вся масса атома и весь его положительный заряд. Ядро состоит из нуклонов – протонов и нейтронов (обозначение p и n). Масса протона m P = 1,673×10 -27 =1,836m e , m n = 1,675×10 -27 = 1835,5m e . Масса ядра не равна сумме масс протонов и нейтронов, входящих в него (т.н. «дефект масс»). Протон несет элементарный положительный заряд, нейтрон – частица незаряженная. Число электронов в атоме равно порядковому номеру Z элемента в таблице Менделеева, а число протонов, поскольку в целом атом нейтрален, равно числу электронов. Тогда число нейтронов в ядре определяется следующим образом: N P = A – Z , где А – массовое число, т.е. целое число, ближайшее к атомной массе элемента в таблице Менделеева, Z – зарядовое число (число протонов). Для обозначения ядер применяется запись Z X A , где Х – символ химического элемента в таблице Менделеева. Ядра с одинаковыми Z, но разными А называются изотопами. Сейчас известно более 300 устойчивых и более 1000 неустойчивых изотопов. С неустойчивыми изотопами связано явление радиоактивности – ядерного распада.

МАКРОМИР И МИКРОМИР

МАКРОМИР И МИКРОМИР

МАКРОМИР И МИКРОМИР - две основные области материального мира, кардинально различающиеся характером своих закономерностей. Противопоставление макромира и микрокосмоса восходит к древнейшим натурфилософским концепциям макрокосмоса и микрокосмоса. Современные представления о макромире и микромире сложились в ходе становления квантовой теории и ее осмысления: объекты исследования доквантовой физики составляют макромир, а объекты, на базе которых разрабатывается , составляют микромир. Квантовая создавалась как теория структуры и свойств атома и процессов атомного масштаба; ныне же она лежит в основе физики элементарных частиц. С точки зрения представлений классической физики, законы квантовой теории оказались весьма странными и парадоксальными, что и определило концепции об особом своеобразном физическом мире. Высказывается , что квантовая теория представляет такой “плод человеческой , который более всякого другого научного достижения углубил и расширил наше мира” (Вайскопф В. Физика в двадцатом столетии. М., 1977, с. 34). Важнейшими особенностями квантовых представлений, позволяющими говорить об особом мире физических явлений, являются корпускулярно-волновой , принципиально вероятностный процессов микромира и относительность свойств микрообъекта, фиксируемых на макроуровне.

Исторически проникновение науки в область микропроцессов приводило к разработке научных теорий большой степени общности. Проникновение в структуру вещества привело к разработке классической статистической физики, а глубинных структур наследственности - к созданию генной теории. Познание атома породило квантовую теорию - наиболее фундаментальную в современной физике. “Микрофизика вчера, сегодня и, нужно думать, завтра, - как отметил отечественный физик В. Гинзбург, - была, есть и будет передним краем физики и всего естествознания” (Гинзбург В. О перспективах развития физики и астрофизики в конце 20 в. - Физика 20 в. Развитие и перспективы. М-, 1984, с. 299). Представления о макромире и микромире взаимодополняют и взаимообусловливают друг друга. Знание свойств и законов микромира позволяет раскрыть свойства и структуры объектов макромира, а макромира позволяет раскрыть богатство внутренних возможностей объектов микромира.

Развитие физики микромира преобразует и основные формы теоретического выражения знаний. В частности, при переходе от классической физики к физике микромира произошли изменения в нашем понимании элементарного - переход от представлений о бесструктурных атомах (материальных точек) к представлениям об элементарных событиях как о некоторых далее неразложимых (бесструктурных) актах взаимодействия. И , и особенно квантовая теория в своих построениях исходят из понятия события, пред

ставляющего собою бесструктурный элементарный . Как сказал отечественный физик А. Д. Александров, имея в виду структуру теории относительности: “Простейший элемент мира - это то, что называется событием. Оно представляет собою “точечное” вроде мгновенной вспышки точечной лампы или, пользуясь наглядными представлениями о пространстве и времени, явление, протяжением которого в пространстве и во времени можно пренебречь. Словом, аналогично точке в геометрии, и, подражая определению точки, данному Эвклидом, можно сказать, что событие - это явление, часть которого есть , оно есть “атомарное” явление. Всякое явление, всякий представляется как некоторая связная совокупность событий. С этой точки зрения весь рассматривается как событий” (Александров А. Д. О философском содержании теории относительности. - Эйнштейн и философские проблемы физики 20 в. М., 1979, с. 113). Анализу перехода от языка объектов к языку событий в ходе становления современной физики принципиальное придавал Б. Рассел (см.: Рассел Б. Человеческое . М., 1957. с. 358 и 497). Можно, т. о., утверждать, что мир макрофизики есть мир, построенный из объектов, а мир микрофизики есть мир, образованный из событий.

В современной физике элементарной сущности (как далее неразложимого, бесструктурного элемента) во многом остается открытой. Можно предположить, что при дальнейшем проникновении науки на глубинные уровни строения материи о простейшем, бесструктурном элементе изменит свой . Исходные явления физического мира с самого начала следует рассматривать как сложное, т. е. системным образом; при этом само системы выступает как первичное, фундаментальное. Тем самым изменится и характер теоретических построений в фундаментальных областях физики.

Ю. В. Сачков

Новая философская энциклопедия: В 4 тт. М.: Мысль . Под редакцией В. С. Стёпина . 2001 .

Смотреть что такое "МАКРОМИР И МИКРОМИР" в других словарях:

И микромир две специфические области объективной реальности, различающиеся уровнем структурной организации материи. Сфера макроявления это обычный мир, в к ром живет и действует человек (планеты, земные тела, кристаллы, большие молекулы и др.).… … Википедия

М. Мир очень больших величин. Ant: микромир Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 …

М. Мир очень малых величин. Ant: макромир Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Мухосранск вымышленный населённый пункт, обозначающий «провинциальный город, глушь, глухомань». Будучи квазитопонимом, характеризует описываемый объект с негативной стороны, указывая как на удалённость его от центра, так и «на… … Википедия

мировоззрение - МИРОВОЗЗРЕНИЕ систематическое единство многообразия обобщенных, непосредственно связанных с осознаваемыми интересами людей убеждений относительно сущности природных или социальных явлений, или же их совокупности. Несмотря на этимологию… … Энциклопедия эпистемологии и философии науки

- (греч. , от мир, Вселенная и, рождение), в совр. понимании раздел астрономии, изучающий происхождение космич. объектов и систем. Проблемы происхождения и эволюции Вселенной в целом изучает космология. Древнейшие представления о… … Философская энциклопедия

Запрос «Эйнштейн» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Альберт Эйнштейн Albert Einstein … Википедия

Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

Альберт Эйнштейн Albert Einstein Дата рождения: 14 марта 1879 Место рождения … Википедия

Книги

• Концепции современного естествознания , Гусев Дмитрий Алексеевич. Что такое наука? Когда и где она появилась? Какую роль она играет в жизни человека и общества? Почему под наукой в первую очередь подразумевается естествознание? Какпроисходит научное…

В главное здание университета можно зайти совершенно свободно. Здесь нет никаких вахтеров. Вообще здесь все открыто - иди, куда хочешь. И это притом что университет вполне может считаться исторической реликвией: герцог Людвиг IX основал его еще в 1472 году.

Вообще-то университет огромный, здесь учатся 55 тысяч человек. - Космолог Вяче­слав Муханов разрывается между моими вопросами и просьбами фотографа принять ту или другую величественную позу.

Вы чувствуете себя здесь дома?

Ну, в какой-то степени я всегда останусь чужаком. Если хочешь, чтобы тебя за своего считали, нужно говорить без акцента, нужно вырасти здесь, чтоб усвоить какой-то общепонятный местным контекст - как простенькие вопросы в программе «Кто хочет стать миллионером?», на которые наш человек ответит не задумываясь, а иностранец - нет.

Вам нравится Мюнхен?

Мюнхен - город как раз подходящего размера: не слишком большой и не слишком маленький. Здесь хорошая кухня, готовят просто и со вкусом. Ведь слишком изощренные вещи приедаются. Конечно, идеальных мест нет: лучший в мире кофе готовят в Италии, но там не найти хорошего круассана, а французам никогда не сделать такой кофе - в общем, нет места на Земле, где можно получить хороший круассан с хорошим кофе.

Но я часто путешествую. Хорошо быть профессором: раз в неделю я читаю лекцию, один семестр - три месяца, второй семестр - три месяца, а остальное время свободен.

А как же раздумья об устройстве Вселен ной?

В теоретической физике нечасто попадаются хорошие задачи, которые в принципе решаются. Даже художнику легче - нашел свой стиль и рисуй. А здесь ты как золотоискатель: нашел один раз что-то, а потом десять лет ничего не встречается. Ну, статьи-то всегда какие-то научные можно кропать, но это неинтересно.

Где находится край мира

Мы сидим в кабинете среди стеллажей с книгами по астрофизике, рядом доска, сплошь исписанная красивыми непонятными формулами. Вячеслав Муханов курит сигарету за сигаретой, то и дело вскакивает из-за стола и хватает мел, чтобы нарисовать «квантовые флуктуации», «горизонт событий» и другие зубодробительные понятия. Многие вещи ему приходится повторять по нескольку раз - у меня в голове никак не складывается космологический пазл.

В этой комнате может в каждый момент времени рождаться новая Вселенная. - Муханов обводит взглядом комнату, словно проверяя, сколько новых Вселенных родилось, пока мы говорили. - Если расширение подхвачено темной энергией, то маленькая Вселенная, которая образовалась в результате квантовой флуктуации, может стать совершенно огромной. Просто мы ее не видим, потому что дверка, которая нас с ней связывает, имеет колоссально маленькие масштабы.

Подождите, не так быстро! Вы - один из творцов современной картины Вселенной, то есть знаете о ней чуть ли не больше всех. Вот я и хочу, чтобы вы по порядку рассказали, на что похожа Вселенная как целое, как она выглядит «сверху»?

Вообще-то космология началась лет сто назад, когда установили, что некоторые размазанные пятнышки на фотографиях звездного неба - это отдельные галактики. В 20-х годах Фридман написал две статьи по поводу того, что Вселенная может расширяться, оценил ее возраст - сейчас он известен точно: 13,7 миллиарда лет - и общую массу.

Все эти звезды, которые мы видим на небе, принадлежат нашей Галактике, всего их в ней около 100 миллиардов. Если из одного конца галактики послать свет, он дойдет до другого конца примерно за 100 тысяч лет. А между двумя галактиками свет в среднем летит 3 миллиона лет. Галактик в нашей Вселенной тоже 100 миллиардов - видите, все очень просто.

А откуда мы знаем, что галактик 100 миллиардов, - мы что, видим всю Вселенную?

Мы видим ближайшие галактики, можем измерить между ними расстояние и можем оценить, сколько галактик приходится на ка­кой-то заданный объем. И мы видим самые яркие объекты, близкие к краю Вселенной.

Это вроде края земли?

Речь идет о крае видимой Вселенной, который находится на расстоянии в 13,7 миллиарда световых лет. Сигнал распространяется максимум со скоростью света. Максимальное расстояние, которое мы можем сегодня увидеть, - это скорость света умножить на время существования Вселенной. С каждым годом к нам приходит свет из все более отдаленных областей, и мы можем видеть чуть больше. Проживем вот еще несколько миллиардов лет - увидим еще кучу галактик.

Шарик или лист?

Если представить Вселенную как поверхность воздушного шарика, который кто-то когда-то начал надувать, - мы ведь должны увидеть ее всю, ведь ее площадь конечна, а раздувается она медленнее скорости света…

Нет, Вселенная, скорее всего, однородна и бесконечна, и чтобы увидеть ее всю, вам нужно бесконечное количество времени. Вы лучше вместо шарика представьте бесконечную резиновую плоскость, которая все время растягивается, расстояние между любыми двумя точками на ней увеличивается. Она была бесконечной и в самом начале, но тогда расстояние между разными точками было намного-намного меньше, была гораздо больше плотность энергии и невероятная температура.

А почему мы думаем, что Вселенная бесконечна?

Это уже спекуляция, некая аппроксимация того, что мы знаем сегодня, наиболее естест­венная гипотеза. «Большая Вселенная», скорей всего, бесконечна и существует бесконечно долго. Если бы мы прожили миллиарды миллиардов лет, мы увидели бы гораздо больший кусок Вселенной, который по строению может сильно отличаться от нашего куска.

Ученые мужи вроде пишут, что в начале времен была сингулярность и весь «резиновый лист» был одной точкой, космическим яйцом и все такое.

Про сингулярность лучше уже не говорить, это понятие устарело. Представьте себе, что все 100 миллиардов галактик вначале помещались в пространстве размером со спичечный коробок. Но это условный коробок, он не был отделен от остального мира, вокруг было все то же бесконечное пространство, в каждом спичечном коробке которого была энергия, достаточная для того, чтобы породить 100 миллиардов галактик. И вся эта бесконечность расширяется, а может, внутри нее все время рождаются новые и новые «шарики» - локальные Вселенные, подобные нашей.

Стоп-стоп, мы ведь уже договорились, что Вселенная была бесконечна с самого начала.

Это ведь область спекуляций. Может быть, она была бесконечна, а может быть, был маленький шарик, который образовался случайно и растянулся до огромных масштабов. Что мы можем сказать точно - так это то, что в результате доминирования темной энергии произошло стремительное раздувание универсума, инфляция, и образовалась та Вселенная, которую мы видим сегодня.

Когда началась инфляция?

Это было очень рано, через ничтожную долю секунды после рождения Вселенной. Инфляция была обусловлена темной энергией, которая потом распалась и образовала обычные частицы: кварки, фотоны, нейтрино - все-все, что мы знаем. Плотность распределения этих частиц была разной, и из-за этого они под действием гравитации стали объединяться в более крупные структуры.

Наблюдения и предсказания

Я профессор, у меня кафедра - третья часть этажа тут для меня и моих сотрудников, - рассказывает Муханов. - Раньше во всем университете был один профессор теоретической физики, теперь - семь. Потому что деньги стали давать, после того как атомную, а потом водородную бомбу сделали. Теперь дают по инерции: вдруг еще чего-нибудь такое сделаем. Космологией ведь долго никто серьезно не занимался, к ней переходили люди, которые уже сделали что-то полезное. В России - Зельдович, Сахаров, Гинзбург, то есть создатели атомной и термоядерной бомб. Они знали кучу всяких вещей, которых нормальные физики не знали, потому что они были засекречены.

Но как связаны бомба и космология?

Например, было известно, что в наблюдаемой Вселенной 25% гелия. Но откуда он берется? Только в результате термоядерных реакций. Термоядерные реакции происходят в звездах, но, чтобы получить такую цифру, нужно, чтобы звезды светили в сто раз сильнее, чем сейчас, чтобы небо было в сто раз ярче. Поэтому пришли к выводу, что это вещество образовалось вскоре после рождения Вселенной, и она должна была быть очень горячей. Все наиболее интересное в истории Вселенной происходило в первые минуты и доли секунды.

Давайте снова вернемся к рождению Вселенной. Что мы знаем о том, с чего все началось?

Здесь есть две возможности. Одна возможность такая, что у вас из ничего образовался маленький шарик с массой 10 5 степени грамма, а в результате инфляции из темной энергии народилось вещества 10 55 грамма, на 100 миллиардов галактик. Вторая возможность - может быть, уже до этого момента была какая-то бесконечная Вселенная, а в этой бесконечной Вселенной какой-то кусочек был подхвачен инфляцией и образовал то, что мы видим сегодня.

Значит, сейчас мы можем видеть, что про изошло в нашем куске Вселенной за последние 13,7 миллиарда лет?

Вселенная стала оптически прозрачной только через 100 тысяч лет после своего рождения. До этого она была слишком плотной, и весь свет поглощался веществом, его частицы, фотоны, рассеивались среди протонов, нейтронов, электронов. До этого пространство заполняли свободные электрически заряженные частицы, а тут они образовали нейтральные атомы водорода. Через них свет проходит гораздо легче, и вот в этот момент Вселенная становится прозрачной.

И что же мы можем наблюдать во Вселенной возрастом в 100 тысяч лет?

Мы можем видеть, как было распределено вещество. И можем видеть это с помощью реликтового излучения. Оно было открыто в 1964 году совершенно случайно. Сейчас температура этого излучения всего три градуса, а раньше, через 100 тысяч лет после рождения Вселенной, она была три тысячи градусов. Еще раньше, через три минуты после рождения, во Вселенной как бы взорвалась куча термо­ядерных бомб, в результате чего образовался гелий. Знаете, в термоядерной бомбе энергия выделяется, когда протоны и нейтроны образуют гелий. Так вот, вещество во Вселенной на 75% состоит из водорода, на 25% - из гелия, остальные элементы представлены в совершенно ничтожных количествах.

А как мы узнаем про то, что было со Вселенной до этого?

Непосредственно ничего увидеть нельзя. Выдвигаются гипотезы, на их основании делаются предсказания. Проверяя эти предсказания, мы подтверждаем или опровер­гаем гипотезы. Одно из предсказаний инфляционной теории - о том, что плотность вещества во Вселенной такова, что геометрия пространства является плоской. В течение долгого времени это предсказание противоречило наблюдениям, и только после открытия темной энергии все встало на свои места.

То есть вы чего-то такого ожидали?

Ожидать-то ожидали, но это противоречило тому, что видели, а факты - упрямая вещь. Когда в 80-х мы создавали теории о том, какой она была, то даже и не надеялись, что наши теории в принципе можно будет проверить. Но за последние 30 лет в космологии произошел колоссальный прорыв. Все началось с COBE - эксперимента Cosmic Background Explorer, за который Смут получил в 2006 году Нобелевскую премию. Исследуя реликтовое излучение, они обнаружили, что Вселенная в возрасте 100 тысяч лет была не такой уж однородной - температура в разных местах варьировала на одну тысячную процента.

Тогда ничего не было, ни галактик, ни звезд. Это была смесь газов - водорода и гелия. Но их плотность в одном месте была не в точности такая же, как в другом, были вариации в одну тысячную процента. Ничтожные, но по мере расширения Вселенной неоднородности усиливались, и благодаря им образовались звезды, галактики и все остальные структуры.

От квантов к галактикам.

Но почему возникли эти маленькие неоднородности?

Для меня это как раз самый основной, принципиальный вопрос, которым я занимался. Это мой главный научный результат, который я получил, будучи еще студентом.

За него вы и премию получили?

Tomalla? Да. Так вот, откуда эти неоднородности образовались? Мы предположили, что в зарождающейся Вселенной в первые доли секунды после Большого взрыва тоже была темная энергия. Это другая темная энергия, она с сегодняшней напрямую не связана, но она тоже отвечала за ускоренное расширение Вселенной. Во время этого ускорения неоднородности образовывались из квантовых флуктуаций.

Слышали когда-нибудь про принцип не­определенности Гейзенберга? Он, кстати, учился здесь. Если вы возьмете мельчайший кусочек материи, вам не удастся его зафиксировать, локализовать, он как бы будет дрожать - это так называемая квантовая неопределенность. Это дрожание каждого кусочка материи приводит к тому, что у вас появляются маленькие-маленькие неоднородности, так называемые вакуумные колебания, вакуумные флуктуации, квантовые флуктуации.

Ну, это если я его буду брать. А сам по себе он тоже будет дрожать?

Будет сам по себе.

То есть вот этот вот электрон сам по себе - о нем нельзя сказать, что он находится в каком-то месте и движется с какой-то скоростью: он так не делает.

Да, это квантовые флуктуации, они связаны с тем, что электрон может проявлять себя и как частица, и как волна. Они существенны только в масштабах атома, но если совместить эту модель с моделью инфляции - ускоренного расширения молодой Вселенной и доминирования ранней темной энергии, - они как раз усиливаются настолько, чтобы образовать неоднородности в плотности вещества, благодаря которым потом появятся звезды и галактики. Такой вот скачок от событий в микромире к образованию галактик.

Темные начала

«Темная» - это значит «неизвестно какая»?

Да, темную энергию мы вводим как гипо­тетическую конструкцию, чтобы усилить эти флуктуации на 50 порядков величины. 50 порядков - немыслимо много. Эта темная энергия обладала свойством антигравитации. Когда Вселенная родилась, она состояла из темной энергии, и та сила, которая сейчас известна как гравитация, тогда действовала как антигравитация - это и называется стадией инфляции, ускоренного расширения.

Потом произошел фазовый переход - из темной энергии образовалось обычное вещество. Вещество обладает гравитацией, которая начинает замедлять расширение. Как на машине: вначале мы разгонялись, а потом нажимаем на тормоза. Но сейчас опять обнаружили темную энергию, которая снова начала доминировать, и сейчас расширение Вселенной опять начинает ускоряться. И за эту темную энергию, которая отвечает за сегодняшнее ускорение Вселенной, как раз только что дали Нобелевскую премию.

Добавим к этому еще темную материю - темную, потому что мы ее непосредственно не видим. Но мы можем измерить исходящую от нее гравитацию и на этом основании сказать, что она тоже входит в галактики и скапливается там.

И где она находится, как распределена?

Она тоже неравномерно распределена. Ну, вокруг Земли, скажем, ее побольше скапливается, из-за того что у Земли есть гравитационное поле. А субстанция, которая называется темной энергией, - это некий конденсат, который равномерно распределен по Вселенной и нигде не скапливается. Плотность этой темной энергии в нашей комнате очень низкая, такая, как если бы я один протон поместил в 1 кубический метр. Она пронизывает всю Вселенную, но из-за низкой плотности ее влияние существенно только для больших масштабов.

Что еще можно сказать о темной материи?

Ее в пять раз больше, чем той материи, которую мы знаем. Она сконцентрирована в галактиках, образует короны вокруг галактик и их скоплений.

А если мы взвешиваем Землю или Солнце, то сколько эта темная материя вносит в их массу?

Очень немного. Внутри Земли плотность обычных частиц гораздо больше, чем плотность этой темной материи. Частицы темной материи не образуют такие сгустки, как частицы обычной материи, потому что не участвуют в электромагнитных взаимодействиях.

Что известно о частицах, из которых состоит темное вещество?

Они, судя по всему, довольно тяжелые, как минимум в тысячу раз тяжелее протона. Есть куча экспериментов, в которых пытаются найти эти частицы, непосредственно увидеть.

Там только один вид частиц или, может быть, разные?

Неизвестно. Естественно, самое простое - предположить, что это один вид частиц. Но природа не всегда следует принципу простоты.

Может, там целый мир со своими структурами и темными человечками?

Нет, без электромагнитных взаимодействий сложных структур не образовать.

Если мы когда-нибудь технически овладе ем этой темной энергией, у нас будет антигравитация?

Ну, ее очень мало вокруг. Мы ведь и гравитацию чувствуем только от гигантских объектов типа Земли. А плотность распределения темной энергии еще гораздо меньше, чем плотность вещества, так что мы не сумеем ее накопить в достаточном количестве.

Почему мы говорим, что сейчас темная энергия одна? Может, их сейчас много разных, с чего мы решили, что она едина?

Нет, может быть, их и много, таких энергий, - мы этого не знаем. Единственное, что об этом известно, - то, что есть энергия, которая отвечает за антигравитацию и за то, что Вселенная в целом опять начинает ускоренно расширяться.

Резиновый мир

Первая темная энергия превратилась в обычные частицы, но откуда тогда сейчас взялась новая темная энергия?

Она все время была, скорее всего, просто, пока Вселенная не расширилась до нынешних масштабов, ее плотность была гораздо меньше, чем плотность этих частиц, поэтому ее антигравитационное воздействие было незначительным. У темной энергии есть потрясающее свойство: когда она расширяется, плотность ее не меняется. И она стала доминировать, потому что плотность обычного вещества просто упала.

Может, нынешняя темная энергия - это остатки старой темной энергии. Может быть, там было два сорта темной энергии: одна - которая распалась на частицы, а другая, которой было гораздо меньше, дожила до сего­дняшнего момента.

И даже этот небольшой остаток темной энергии составляет большую часть энергии Вселенной сейчас?

Да. Но в нашей комнате, как я говорил, ее очень мало, потому что она однородно распределена. Вещество собрано в звезды и планеты, а она размазана по всему пространству, и в сумме ее получается раз в двадцать больше, чем вещества, потому что звезды и планеты в масштабах Вселенной - это просто маленькие точки в пустоте.

А давно Вселенная опять стала ускоряться?

Когда среднее расстояние между галактиками было приблизительно раза в два поменьше, чем сейчас.

Резина растягивается равномерно. А Вселенная - она разве равномерно растя­гивается? Ведь между нами расстояние не увеличивается.

Между нами расстояние не увеличивается, потому что между галактиками, которые далеко находятся, действует только гравитационная сила. А здесь, в этой комнате, действуют еще другие силы, например электромагнитная, и она гораздо больше, чем гравитационная. И наша Галактика тоже не расширяется, потому что тут скопилось столько вещества, что гравитационная сила удерживает ее от расширения. Даже целое скопление галактик может образовывать гравитационно связанный объект и не расширяться. Лишь далекие галактики убегают друг от друга.

В каком-то фильме я видел, что скопления галактик тоже связаны и образуют структуру, подобную сотам…

Правильно, они образуют паутинную структуру. Крупные скопления связаны так называемыми филаментами, то есть на линиях между ними тоже много галактик расположено. Между этими линиями-филаментами есть так называемые стенки, где тоже повышенная плотность галактик. А между стенками пустота. И все это образовалось благодаря ничтожным первичным неоднородностям в распределении вещества.

Что мы можем сказать о будущем? Вроде бы раньше были две теории: одна говорила, что мир снова начнет сжиматься, а другая предсказывала вечное разбегание.

То, что Вселенная не начнет сжиматься, - это почти точно, хотя 100% гарантии нет. Если темная энергия не распадется, то далекие галактики исчезнут из нашего поля зрения, потому что у ускоренного расширения есть такое свойство: после того как расстояние между двумя галактиками станет слишком большим, пространство уносит галактику быстрее, чем движется свет. Это как в черной дыре - свет не может убежать из черной дыры и падает в нее вместе с пространством, как лодка с гребцом, который плывет против течения, но скорость течения выше, чем скорость гребца.

Вселенная с темной энергией - она как черная дыра, вывернутая наоборот. После того как галактика ушла на какое-то расстояние, она так сильно начинает бежать от нашей галактики, что свет, который она испускает, до нас добраться уже не сможет. Поэтому, если в будущем эта темная энергия будет доминировать, на небе останутся только звезды, а другие галактики убегут, уйдут за горизонт событий, как принято говорить в космологии. А если темная энергия нестабильная, то она может распасться на обычные частицы, и Вселенная опять перестанет ускоренно расширяться.

Возвращение на Землю

Выходим из отделения теоретической физики, обходим велосипеды перед входом - тысячи их. Германия - рай для велосипедистов, они выглядят не смертниками в потоке машин, а полноправными хозяевами города. Автомобилисты покорно ждут, пока велосипедисты с пешеходами уступят им дорогу.

Мы прохаживаемся между университетских зданий, разбросанных по одному из старых районов Мюнхена вперемешку с картинными галереями - концентрация культуры здесь просто запредельная.

В этом районе всегда жили артисты и художники, богема. Вон в том квартале живут Плисецкая и Щедрин. Вот улица, где жил Кандинский. В музее неподалеку отсюда крупнейшее в мире собрание его работ. А вон музей современного искусства, там один из экспонатов - компьютер «Эппл 1», хотя, по-моему, у первых моделей «Эпплов» на редкость бездарный дизайн.

В районе много исторических мест, связанных с нацизмом, но о них здесь говорить не любят, чаще вспоминают, что в университете состоялось чуть ли не единственное в Германии гражданское выступление против нацизма за все время правления Гитлера: в 1943 году студенты из антигитлеровской организации «Белые розы» разбросали листовки. Их сцапали по доносу дворника и отправили на гильотину. По дороге мы посещаем посвященную им экспозицию в одном из помещений университета - на старых фотографиях симпатичные ребята, благородные лица…

Ой, вы же нам не показали свою лаборато рию…

Какая лаборатория, я теоретик! Все, что у меня есть, - это ручка, бумага и студенты.

На каком языке лекции читаете?

В прошлом семестре я на немецком читал механику для 350 студентов, в этом буду читать общую теорию относительности на английском.

Они что, все станут физиками?

Куча народа после нашего факультета работает в банках, в финансовой сфере - кстати, многие русские физтехи, осевшие в Америке и не нашедшие себя в физике, ушли на Уолл-стрит.

А от космологии стоит ждать каких-то практических результатов? Допустим, любители фантастики ждут не дождутся гиперпространственных тоннелей, чтобы путешествовать к звездам.

Это, скорее всего, останется фантастикой, в реальности ничего такого нет и, наверное, не может быть в принципе. Некоторые современные теории - это слишком буйная игра фантазии, теоретические спекуляции. Ничего плохого в этих спекуляциях нет, это просто игра ума людей, которые очень хорошо знают физику. Впрочем, наши работы тоже в свое время были спекуляцией, когда мы их писали, мы и предположить не могли, что все это найдут и измерят.

Вячеслав Муханов

Профессор, космолог, руководитель кафедры астрочастиц Мюнхенского университета имени Людвига — Максимилиана. Родился в 1956 году, учился в МФТИ, с 1992-го работал в Цюрихе, с 1997-го — в Мюнхене. Один из создателей инфляционной теории, которую считают самым важным вкладом в теоретическую физику за последние 30 лет. В 1981 году в сотрудничестве с Г. Чибисовым разработал модель возникновения крупномасштабной струк-туры Вселенной из квантовых флук-туаций. Предсказания этой теории были недавно подтверждены в экспериментах по измерению флуктуаций температуры реликтового излучения. В 2009 году вместе с А. Старобинским получил Tomalla Prize — одну из самых престижных наград в астрофизике, которую вручают за выдающийся вклад в общую теорию относительности и теорию гравитации.

Вселенная в Господнем компьютере

Противопоставление науки и рели-гии, практиковавшееся в совет-скую эпоху, ушло в прошлое. Теперь не в диковинку публикации, в которых рели-гиозные и научные истины сосуществу-ют вполне миролюбиво как у тех, кто об-лачен в сутану или в рясу, так и у тех, кто бережно хранит дипломы кандидата и доктора наук по специальности "филосо-фия марксизма-ленинизма". В подавля-ющем большинстве такого рода публика-ций их авторы, следуя еще Блаженному Августину (IV-V вв.) истолковывают тек-сты Библии и Евангелия как символи-ческие намеки на научные истины. Либо же для доказательства существования Бога предлагаются схемы, в которых фи-гурируют тонкие, сверхтонкие, астраль-ные и другие материи, существование которых само требует доказательств.

Но еще сорок лет назад выдающийся польский писатель и философ Станислав Лем (1921—2006) нашел другой путь: он высказал мысль о создании модели Все-ленной в компьютере (см. книгу "Summa techologia", которая издана в 1964 году в Кракове и вышла в русском переводе в Москве в 1968 г.). В этой книге писатель предположил, что человечество однажды сможет построить в компьютере модель Вселенной, в которой разовьются жизнь, разум и цивилизация. При этом С. Лем по-лагал, что конструктор такого мира при-мет меры к тому, чтобы населяющие его разумные существа не могли догадаться о своей искусственности, дабы они не чувс-твовали себя узниками модели.

Автор этой статьи, не согласившись с фантастом в том, что касается забот конструктора оградить существ, насе-ляющих искусственную Вселенную, от знания об их "ненастоящести", в то же время взял идею искусственности мира на вооружение, и, вывернув ее наизнан-ку, поставили вопрос: "А не является ли наша собственная Вселенная моделью в Компьютере?" Если Создатель не ставит рогатки на пути к обнаружению искус-ственного характера нашей Вселенной, то не исключено, что соответствующие доказательства найти можно.

Так появились семь аргументов, ко-торые "льют воду на мельницу" идеи об искусственности нашей Вселенной.

Два из них касаются вопроса о дели-мости материи, пространства, времени и движения.

Компьютеры работают в дискретном режиме и информация в них представлена дискретно, в отдельных ячейках памя-ти. Следовательно, континуальность пространства, времени, материи и движе-ния говорили бы против нашей гипотезы, а дискретность — за. Память и скорость работы компьютеров ограничены, а пото-му бесконечности в компьютерах непредставимы. Поэтому, если бы материя, пространство, время и движение были де-лимы бесконечно, "компьютерная гипо-теза" не имела бы смысла, но если только до определенного предела — это была бы гирька на чашу весов в пользу того, что наша Вселенная — модель в Компьютере.

Что касается дискретности материи, то все очевидно: она не "размазана" по про-странству равномерно, а сконцентрирова-на в виде тел, атомов, нуклонов, электро-нов, кварков, глюонов... Физические по-ля, которые во многих теориях считаются непрерывными в противовес частицам, при более детальном рассмотрении тоже оказываются квантованными.

А как обстоят дела с пределами дели-мости материи, пространства, времени и движения? Древние греки Левкипп и Демокрит говорили, что существуют недели-мые атомы. Атом разделили. Но разве наш атом — это тот атом, который имели в виду древние философы? И не существует ли то, что можно было бы назвать, тран-слитерируя побуквенно с греческого, "ато-мосом", который абсолютно неделим?

В 1899 году Макс Планк в выступле-ниях на заседании Академии наук в Берлине, а потом — на заседании Об-щества испытателей природы в Мюнхе-не выдвинул идею о фундаментальной длине и фундаментальном промежутке времени и рассчитал их величины, ко-торые оказались равными, соответс-твенно, =1,6-10 35 м и =5,4-10"44 с. Эти величины (так же, как и некото-рые другие, например величина макси-мальной температуры) называются те-перь планковскими и считаются пре-дельными для нашего Мира, то есть пространство и время имеют минималь-ные порции; ход времени и перемещение в пространстве не непрерывны, а скачко-образны. Время идет прыжками от мо-мента к моменту, между которыми ника-кого времени не существует, не сущес-твует даже самого этого "между". Насколько малы эти прыжки, можно составить себе представление из следую-щих рассуждений (см., напр.: Розенталь И.Л. Вселенная и частицы. — М.: Зна-ние — 1990. — 64 С). Если поставить на бумаге "точку" (диаметром примерно 0,1 мм = 10 м), то эта "точка" будет в 10раз меньше диаметра Вселенной (диаметр Вселенной — порядка 1026 м). Если же теперь Вселенную уменьшить до размера "точки" и во столько же раз уменьшить "точку", то она еще будет в 10 раз больше планковской длины.

Да что там "точка"! Даже диаметр прото-на (101 м) в 1019 (единицас 19 нулями!) раз больший, чем планковская длина. То есть протон — это огромнейшее образование, которое состоит из 10°" (десять в пятьде-сят седьмой степени!) планковских ячеек.

А теперь вернемся к атомам Левкип-па и Демокрита (к "атомосам"). Они не-делимы. Ведь принципиально нельзя разделить то, что имеет наименьшую длину 1,6x10 ° м.

Итак, Материя, пространство, время и движение не непрерывны (контину-альны), а квантованы (дискретны, порционны).

Материя, пространство, время и движение делимы не до бесконечности, а имеют пределы делимости.

И именно эти, а не противополож-ные свойства можно запрограммиро-вать в компьютере.

А как обстоит дело со скоростью дви-жения?

До середины XIX ст. в физике происхо-дили споры между сторонниками так на-зываемого "дальнодействия" и "близкодействия". Дальнодействие состоит в мгновенной (без посредников, через пусто-ту) передаче воздействия (например, гравитационного или электрического) одного тела на другое, как бы далеко эти тела ни были расположены друг от друга, то есть принцип дальнодействия признает сущес-твование бесконечно большой скорости. Сторонники же "близкодействия" полага-ли, что тела взаимодействуют только с ко-нечными скоростями и при непосредс-твенном контакте либо же через физичес-кие поля (гравитационное, электромаг-нитное и пр.) — через посредников, кото-рые, в конечном итоге, тоже взаимодейс-твуют непосредственно с телом, их излу-чающим, и с телом, их поглощающим.

Сторонниками дальнодействия были выдающиеся ученые, в частности, Ампер и Кулон. И только Фарадей твердо встал на позицию близкодействия, а оконча-тельно закрепил эту позицию Максвел, создав в середине XIX века математичес-ки совершенную теорию электромагнит-ного поля, в которой доказал конечность скорости передачи взаимодействия.

Бесконечности — в том числе и беско-нечные скорости — запрограммировать в компьютере невозможно, потому побе-да сторонников "близкодействия" означает прибавление еще одной гирьки на чашу весов в пользу искусственного происхождения нашей Вселенной.

Но есть и еще более жесткие условия для того, чтобы Вселенную можно было запрограммировать в Компьютере. Среди конечных скоростей должна быть наи-большая — такая, быстрее которой дви-гаться невозможно. Из-за конечности па-мяти компьютера в нем можно запро-граммировать только конечное количес-тво скоростей. А среди конечного коли-чества конечных чисел должно быть наи-большее. Можно говорить даже о сущес-твовании одной единственной скорости. Это — принцип изотахии, введенный в обиход древнегреческим философом Эпи-куром. Согласно этому принципу, все атомосы имеют одну и ту же по величине скорость, но направление ее меняется при столкновениях, и потому итоговая скорость тела, состоящего из этих час-тиц, может быть как угодно малой.

Так вот, в нашей Вселенной наи-большая (не превышаемая никакой другой) конечная скорость есть. Это — скорость света, с =» 300 000 км/с (точ-нее: с = 299792458 м/с в вакууме).

Итак:

Не существует бесконечно боль-шой скорости; все скорости конечны.

Среди конечных скоростей сущее твует самая большая, то есть такая, выше которой скоростей нет.

Оба эти свойства (в отличие от про-тивоположных) согласуются с гипоте-зой об искусственности Вселенной.

Четыре изложенных выше аргумента можно назвать физическими — они еще не затрагивают Вселенную как целое. Три следующих аргумента имеют космо-логический характер. Они касаются раз-меров, границ и поведения Вселенной.

До начала XX столетия Вселенная считалась бесконечной. "Открылась без-дна, звезд полна; Звездам числа нет, без-дне дна", — поэтически выразил в сере-дине XVIII века М.В.Ломоносов обще-принятый тогда взгляд. Признание ко-нечности Вселенной породило бы казав-шуюся тогда неразрешимой проблему границы Вселенной: если граница есть, то что за той границей? Если что-то есть, то это не граница Вселенной, а если ниче-го нет, то как с ничем можно граничить?

Но это — псевдопроблема, она не воз-никает, если не отождествлять понятия "конечность" и "ограниченность".

Первый, кто пошел именно по такому пути, был Альберт Эйнштейн. В 1917 го-ду он создал гипотетическую модель, в которой Вселенная конечная, но неогра-ниченная: эта Вселенная помещается в искривленном, неевклидовом пространстве, которое представляет собой трехмер-ную поверхность четырехмерного шара. Вслед за моделью Эйнштейна (она ква-зистационарная) появились модели В. Де Ситтера (Willem de Sitter), А.А.Фридма-на, католического священника Ж. Ле-метра (Georges Lemaitre), в которых Все-ленная уже расширялась (либо сжима-лась, в зависимости от параметров); та-кие модели продолжают создаваться и те-перь. Сторонники конечности Вселенной считают, что ее диаметр порядка 1,53х1026 м (расстояние до горизонта Все-ленной 13,7 млрд. световых лет).

Опять-таки, вспомним, что в компью-терах бесконечности непредставимы, так как память компьютеров ограниче-на. А потому конечность Вселенной — еще одна альтернатива в дилемме "бес-конечность или конечность", которая согласуется с гипотезой о том, что наша Вселенная — модель в Компьютере.

Чтобы не было границы у Вселенной, которая существует "сама по себе", а не смоделирована в компьютере, необходи-мо, чтобы пространство было неевкли-довым. Однако же кривизну пространс-тва до сих пор обнаружить не удалось.

Если же Вселенная является моделью в Компьютере, то Программу можно со-ставить так, чтобы ни на одном из тактов ни один фрагмент материи при правилах функционирования Программы (законах физики — с точки зрения обитателей модельного мира) не требовалось перемес-тить в ячейку пространства, которой нет. Проблема границы с "ничто" могла бы в случае такой программы возникнуть толь-ко при наличии ошибки в программе — ошибки, при которой на некотором вре-менном шаге фрагмент материи "выпи-сывается" из существующей ячейки пространства и "переписывается" в несуществующую, т.е. попросту никуда не пе-реписывается, — это "чудо исчезновения материи". В случае безошибочной про-граммы "чуда" не произойдет: Вселенная в Компьютере может быть одновременно конечной, евклидовой и безграничной.

Но для этого недостаточно отсутствия бесконечной скорости и наличия верхнего предела среди конечных скоростей. В ста-ционарной Вселенной при наличии беско-нечной скорости "чудо исчезновения мате-рии" происходит уже на первом такте рабо-ты модели (I), при отсутствии бесконечной скорости "чудо" все равно произойдет, хотя и не сразу (II). Чтобы избежать "чуда", не-обходимо еще расширение Вселенной: вве-дение все новых и новых ячеек пространс-тва по периферии Вселенной (III).

Такова и есть наша Вселенная (как видно, Бог не любит чудес) — в 1929-1931 гг. Эдвин Хаббл опубликовал результаты своих астрономических наблюдений: га-лактики разбегаются. Вселенная расши-ряется! Разбегание галактик — еще один аргумент в пользу того, что Вселенная — модель в Компьютере.

Заметим, что между разбеганием га-лактик и расширением Вселенной нет полного тождества. Если материя поме-щена в некоторой части пространства, то до определенного шага времени про-странство можно не наращивать — пока рассеивание материи будет происходить, не требуя новых ячеек. В этом случае раз-бегание галактик (разлетание материи) происходит без расширения Вселенной, то есть без добавления новых ячеек прос-транства. Расширение Вселенной (расширение в прямом смысле слова) начнется с того момента, когда начнут добавляться новые ячейки пространства. Отсюда сле-дует: чтобы избежать противоречий в Программе, необходимо при каждом шаге времени добавлять по обводу пространс-тва один слой новых ячеек пространства. Расширение Вселенной (не вполне тож-дественное разбеганию галактик!) должно происходить со скоростью света.

Итак,

Вселенная конечна.

Вселенная безгранична.

Вселенная расширяется. Именно такое сочетание свойств

Вселенной дает возможность запро-граммировать ее в Компьютере.

А как же быть с теориями, согласно ко-торым Вселенная может не только расши-ряться, но и сжиматься (тогда галактики "сбегались" бы)? Да пусть себе сжимает-ся! Но при этом пусть... "расширяется"! Процесс должен быть двойным: сжатие (изъятие ячеек пространства) — внутри пространства, расширение (добавление новых ячеек) — по периферии. Если при-бавляться будет больше ячеек, чем изы-маться, Вселенная суммарно будет рас-ширяться, если наоборот — будет сжи-маться. (Вопрос о добавлении ячеек про-странства не только по периферии, ради краткости, не рассматриваем.)

Подводя общий итог, приходим к выводу: во всех семи рассмотренных альтернативах реализуется тот из двух противоположных вариантов, который не противоречит гипотезе об искус-ственности нашей Вселенной.

Так существует ли наша Вселенная, если она — всего лишь модель? Конеч-но, существует! Но в компьютерной "коробочке"у Бога.

В заключение публикации коснемся вопросов о тактовой частоте Господнего Компьютера и о Начале и Конце Мира.

О свойствах Господнего Компьютера узнать мы можем немного, не больше, чем существа, которых смоделировали бы мы — о нашем компьютере. (Дополни-тельная информация может быть получе-на только путем, который религии назы-вают "Божественным Откровением"; это-го вопроса мы здесь касаться не будем.)

И все-таки кое-что мы знаем.

Например, о мощности Компьютера можно сказать без расчетов: она огромна.

Можно, кроме того, оценить нижнюю границу тактовой частоты Компьютера. Если 5,4x10 -44 с — это и есть длитель-ность одного такта (точнее: промежуток между двумя соседними тактовыми им-пульсами), то значение, обратное дан-ной величине и есть частота Компьюте-ра, т.е. =1,85x10 43тактов в секунду.

Но, возможно, эта оценка занижена. Она может быть близкой к истине только в том случае, если Компьютер работает полностью в режиме параллельных вычисле-ний, то есть если все расчеты для каждого шага в работе Модели, осуществляются за один такт работы, без каких-либо последо-вательных расчетов. Однако не исключе-но, что в действительности один времен-ной шаг в нашей Вселенной — то есть рас-чет состояния Вселенной для последующе-го момента по его состоянию в настоящий момент — требует последовательных (и, возможно, в большом количестве) вычислений, которые выполняются более чем за один такт работы Компьютера. И, кроме того, количество тактов от хода к ходу, от итерации к итерации, может быть разным в зависимости от состояния Вселенной в со-ответствующие моменты вре-мени — например, оно зависит от количества ячеек прос-транства, которые в данный момент определяют размер Вселенной, или от правил пе-рехода (законов Природы — с нашей, внутренней относи-тельно Вселенной, точки зре-ния), которые действуют при том или ином, разном для разных моментов, состоянии материи.

Таким образом, можно считать, что частота Господ-него Компьютера превыша-ет 1,85х104 тактов в секун-ду (имеется в виду секунда нашего времени), а числен-ное отношение длительнос-тей в Господнем Компьюте-ре (назовем эту длительность Истинным Временем) и в нашей Вселенной (назовем эту длительность нашим временем) не яв-ляется константой.

Что касается Начала, то современные теории являются вариантами теории Большого Взрыва. Одни из них кладут На-чало в единственную точку, в которой плотность материи была бы бесконечно ве-лика; так получается математически, но из-за того, что математическое описание эволюции Вселенной, вероятно, отклоня-ется от физической реальности вблизи Начала — это та зона времени, в которой теория не срабатывает. Согласно другим теориям, Вселенная началась с элемен-тарной ячейки пространства с объемом »4,1х10-105 м3. Гипотеза красивая, нотогда можно рассчитать, что в ячейке помещает-ся не больше чем =2,2х10 -5г материи, что на 60 порядков меньше, чем в современной Вселенной. Чтобы спасти гипотезу, допус-кают, что 2,2x10 -5 г — это масса Вселенной для внешнего наблюдателя, а для внутрен-него она в 1060 раз большая; или постули-руют возникновение новых порций мате-рии в процессе течения времени.

Не исключено, что количество мате-рии в Начале было таким же, как и те-перь, а Вселенная никогда не была сконцентрирована в одной элементарной ячейке пространства. Вселенная, запрог-раммированная как клеточный автомат, представляла собой мозаику пустых и за-полненных материей ячеек пространс-тва. Путь развития Вселенной зависит от начального распределения этих ячеек и от правил "Игры", то есть (с нашей, внут-ренней точки зрения) от законов физики.

Вероятно, Тот, Кто запрограммировал Компьютер, проводит серию эксперимен-тов, меняя правила игры и — при одних и тех же правилах — меняя количество и распределение пустых и заполненных ячеек пространства в Начале. Если это так, то серия для человеческого разума не-обозримо велика, ведь вероятность имен-но такого, как в нашей Вселенной, сочетания параметров почти нулевая, 10"100.

Тепер о Конце. Если плотность вещес-тва во Вселенной ниже критической, то расширение будет "вечным". Но вечна ли эта "вечность"? Вряд ли. Ведь Тот, Кто Запрограммировал Компьютер, сделал это, по всей видимости, с какой-то целью. И когда эта цель будет достигнута, насту-пит "Конец Света". Это будет вовсе не тот Армагеддон, которым пугают нас время от времени. Здесь не уместна и аналогия с индивидуальной смертью, которая за-частую представляет собой длительный и мучительный процесс. В случае со Все-ленной после некоторого временного ша-га следующий шаг не рассчитывается; он просто не наступит, вот и все. Конец.

Так ли это? Так. Но есть одно "но". У Господа нет Компьютера, т.к. Бог бесконе-чен — и Компьютеру уже некуда поместиться. Неужели приведенные выше рас-суждения из-за этого гибнут? Отнюдь нет. Вспомним о часто используемых аналоги-ях между работой компьютера и человечес-кого мозга. От этого один шаг до аналогии между образом в человеческом мозгу — и образом в Божественном Сознании. Автор склоняется к мысли, что именно так и есть в действительности. При этом все приве-денные выше аргументы сохраняют силу.

В свете этих рассуждений и материалис-ты и идеалисты неправы. Идеалисты счита-ют, что Мир материален, а Бог — нет; мате-риалисты считают, что Мир материален, а Бога нет. Но если Мир — только образ в Со-знании Бога, то материальнее всего Бог, а Мир только кажется материальным его оби-тателям, и еще менее материальны образы в сознании обитателей искусственного ми-ра или в созданных ими компьютерах…

Юрий Шинкарюк. г. Киев