© Э.А.Витол
Современная космология, проблема ветвления времени и цикличность
Э.
А. ВитолРазработка проблемы ветвления времени связана с несколькими взаимообусловленными моментами развития современной космологии. Во-первых, с идеей множественности космических миров – иных вселенных, физические законы которых могут существенно отличаться от действующих в нашей Вселенной, возникшей вследствие Большого взрыва. Во-вторых, с изучением принципиально нового вида материи, предшествовавшего этому взрыву, – сингулярности
.А.Д.Линде указывает на то, что произошло радикальное изменение взгляда на Вселенную, как на нечто однородное и изотропное. Сформировалось новое ее видение, как состоящей из многих, локально однородных и изотропных мини-вселенных, в которых и свойства элементарных частиц, и величина энергии вакуума, и размерность пространства-времени могут быть совершенно различными [1, с.203]. Это обусловило внедрение в научный оборот понятия Универсума, обозначающего суперсистему, охватывающую все сферы мироздания (микро-, макро, мегамир), в том числе, различные типы вселенных.
Новые космологические модели меняют сложившиеся физические представления, придают мощный импульс формированию общенаучной картины мира на основе идеи глобального эволюционизма. Таким образом, происходят существенные трансформации в философско-мировоззренческих основаниях картины мира. Теперь наблюдаемая Вселенная может рассматриваться в виде малой части Универсума как единого целого, включающего большое разнообразие эволюционирующих вселенных.
Вакуум выступает своеобразным (сингулярным) состоянием материи, это не просто пустота, тут происходит постоянное возникновение и исчезновение виртуальных частиц, из-за чего вакуум как бы кипит. Физическая природа вакуума очень необычна, он может находиться в одной из многих разновидностей, различающихся энергиями. Заключенная здесь энергия в огромных количествах способна перетекать из одного вида (состояния) в другой. Кроме этого вакуум характеризуется гигантской разностью отрицательных давлений, из-за чего возникают силы отталкивания.
Исследуя процессы распада вакуума, А.Д.Линде и А.А.Старобинский создали в 1986 г. концепцию множественности вселенных. По их расчетам при плотностях материи, близких к планковской должны проявляться квантовые свойства пространства-времени, которое находится здесь в виде “пространственно-временной пены”. В микромасштабах порядка 10
-33 см и 10-44 с происходит возникновение маленьких замкнутых мини-вселенных. Они раздуваются за счет сил вакуумного отталкивания. Причем, большая часть тут же возвращается в состояние “пены”, но малая доля продолжает раздуваться настолько, что плотность в них резко уменьшается и вакуум распадается. Эти мини-вселенные дальше развиваются изолированно, согласно концепции горячего Большого взрыва. Таким образом, “взрывы” в материальном мире происходят постоянно, обеспечивая возможность существования бесконечного множества замкнутых вселенных, имеющих различные физические характеристики и законы, различную размерность пространства-времени. В одной из таких вселенных находимся и мы [2, с.151].По И.Д.Новикову [2, с.151-157] графическая интерпретация ветвления мини-вселенных имеет следующий вид (рис.1). Причем, он указывает, что в действительности каждая из них порождает не 2 (как показано на рис.1), а 8 новых, характеризующихся различной, уменьшающейся плотностью вакуума, начиная с планковской (r п
, r в¢ , r в¢ ¢ , r в¢ ¢ ¢ ).
Феномен ветвления давно известен исследователям, изучающим эволюционные процессы. Существуют два подхода к их отражению, воплощающиеся в моделях постепенного (рис.2 а) и скачкообразного развития (рис.2 б). В них по сути дела ставится вопрос о том, как происходят эволюционные преобразования – плавно (континуально) или дискретно (дисконтинуально). Данное визуальное отражение, являющее собой ветвящееся древо, именуется кладогенезом. Помимо этого есть еще и фамногенез, представляющий собой куст с коротким общим корнем и многими отходящими от него ветвями (рис.2 в) [3, с.37].
Ветвление времени в сингулярности соответствует фамногенезу, так как дифференциация осуществляется на всех последующих уровнях развития. Каждая из ветвей одного поколения разделяется на 8 новых, те, в свою очередь, еще делятся. И это повторяется до тех пор, пока вакуум в одной их них не распадется (рис.3).
Преобразования, связанные с рождением вселенных из вакуума, соответствуют принципу системного морфогенеза, разработанному в рамках общей теории систем Ю.А.Урманцева – ОТСУ [4] и отражающему ветвление. Согласно этому принципу развитие различных систем имеет универсальные черты и этапы: 1) множественность и гетерогенность первичных элементов → 2) униация (объединение)→3) дифференциация→ 4)интеграция→ 5) индивидуализация. Эволюционное формирование и дальнейшее развитие уровней организации материи подчиняется определенной закономерности, проявляющейся в наличии одних и тех же основных этапов генезиса в качественно различных рядах развития.
Множественность и гетерогенность “первичных” элементов при определенных условиях неизбежно приводит к процессу униации (объединения). “Этап униации оказывается главным в системном морфогенезе. Именно в ходе униации образуется новый уровень системной сложности
– униат, и уже внутри последнего осуществляются (опять-таки на основе гетерогенности и разновидности протоэлементов) процессы дифференциации и интеграции, которые определяются излагаемым принципом. Возникшее, еще мало дифференцированное объединение является в целом более высокоорганизованным и энергетически более “выгодным” образованием по сравнению с окружающими его “единицами низшей категории” [5, с.138-139].Так как этап униации зависит от концентрации конкретных протоэлементов, то концентрационный градиент и процесс униации определяют качественные скачки (повышение уровня сложности), ведущие к возникновению различных уровней организации материи. При этом продукт этапов “дифференциация – интеграция – индивидуализация” может выступать в качестве протоэлемента для последующей униации. Градации или этапы, отражаемые принципом системного морфогенеза, предстают перед нами в качестве механизмов эволюционного процесса. Общее направление “униация – индивидуализация” выступает по существу вектором эволюции материи, лишенным изначального целеполагания. Здесь униация как бы задает пространственно-временной континуум формирующегося объекта (или группы объектов) и потому именно она выступает в качестве системообразующего фактора природы [5, с.139-140].
В нашем случае переход “униация→индивидуализация” реализуется как преобразование “сингулярное состояние→вещественное состояние (вселенная)”. А поскольку допускается рождение множества вселенных, то налицо и ветвление времени – индивидуализация временных потоков, имеющих общее начало:
Сингулярность (микромир)
↓ ↓ … ↓
вселенная вселенная … вселенная (мегамир)
Здесь мы сталкиваемся с другой интересной познавательной проблемой. Коль скоро допускается разнообразие вселенных, а соответственно и глобальных эволюций, то возникает настоятельная необходимость введения системы их классификации. Нами была предложена такая система, основанная на метрических и топологических свойствах пространства-времени [6; 7]. С ее учетом общая картина мировых эволюционных процессов будет иметь следующий вид (рис.4), где ГЭР – глобальная эволюция развертывания, ГЭРС – однофазная, а ГЭ2РС – двухфазная глобальная эволюция развертывания-свертывания.
Сингулярность выступает истоком множества расходящихся временных траекторий. Некоторые из них вновь возвращаются к первоначальному состоянию, проявляя цикличность, другие длятся до того момента, когда вакуум распадается, а его мощная энергия переходит в возникающее вещество. Далее происходят процессы, аналогичные Большому взрыву, знаменующие рождение разнородных самозамкнутых вселенных.
Таким образом, связь между вещественным состоянием материи и вакуумно-подобным реализуется посредством глобальных эволюций – их возникновением и исчезновением. Если же вещество вселенной меньше критической плотности, то в результате длительного и непрерывного раздувания пространства она должна неизбежно достичь состояния вакуума, но имеющего другие характеристики (рис.4).
В ходе Большого взрыва мини-вселенная превращается в полноценную вселенную, осуществляя переход из микромира в мегамир. Учитывая множественность образующихся таким образом космических систем, можно сказать, что тоненькие ручейки, вытекающие из бьющей ключом сингулярности, превращаются в полноводные реки – глобальные эволюции разных типов, наполняющие многомерное пространство Универсума различными формами движения и
самоорганизации.Используя метафору для отражения своеобразия времени, можно высказать предположение о том, что в Универсуме наблюдается круговорот времени, также как и круговорот воды в земной природе. Время рождается в сингулярности из неделимых “капель” – квантов времени, имеющих параметры близкие планковским (10
-44 с). Затем множество ручейков превращается в потоки и мощные реки (эволюционирующие вселенные), разворачиваясь в мегамир. Часть из них за счет гравитационного коллапса вновь возвращается в сингулярность (сценарии ГЭРС). В других время ветвится на отдельные рукава (процесс необратимого разлета галактик по сценарию ГЭР), но в конечном итоге и эти временные ряды также достигают состояния вакуума, отличающегося от исходного плотностью и энергией.В реальности картина предстает более сложной, ибо отдельные глобальные эволюции внутри дробятся на бесконечное количество разнотипных и разномасштабных процессов, в которых возникают, ветвятся и исчезают свои временные траектории. Так применительно к земной эволюции дифференциация временных потоков может быть представлена следующим образом (рис.5).
В настоящее время существуют три интерпретации развития, понимаемого: 1) как мировой круговорот, 2) как необратимые качественные изменения; 3) как бесконечное движение от низшего к высшему. На наш взгляд, в космологии ХХ
I века будет доминировать первая из них и для этого есть все основания.Необратимые качественные изменения, несомненно, составляют основу эволюционных преобразований, но они могут реализовываться и как движение от низшего к высшему – с повышением уровня организации, и как движение от высшего к низшему, т.е. как дезорганизация (деградация). К тому же возможен вариант пульсирующей (осциллирующей) вселенной, в которой данные изменения периодически повторяются: расширение сменяется сжатием, сжатие опять расширением и т.д., т.е. проявляется цикличность.
Все мировые процессы пронизаны цикличностью, ибо на каждой стадии развития субстанции она существует за счет круговоротов вещества, энергии и информации. А сами локальные эволюции (например, планетарная) выступают частью более глобальных, космических круговоротов, отражая их иерархичность
[8].К тому же не может быть бесконечного движения от низшего к высшему. Векторность хоть и является важнейшей чертой эволюции, но она всегда конечна как в пространстве, так и во времени. Поэтому все временные траектории ограниченны. Бесконечностью как атрибутом обладает лишь материя в целом – Универсум. А он наполнен различными, взаимопроникающими масштабными уровнями – миро-, макро-, и мегамиром; различными состояниями – вещественными (которые в отличие от известной нам трехмерной пространственной формы, могут иметь и иное количество измерений), полевыми и сингулярными; представлен помимо нашей Вселенной и другими вселенными или самозамкнутыми космическими мирами. В Универсуме эволюционные потоки, а следовательно и временные траектории, настолько разнообразны, разнокачественны и разномасштабны, благодаря ветвлению, что говорить единой направленности просто не имеет смысла.
Здесь наиболее эвристически ценной является идея круговоротов. Она имеет большое значение для формирования концепции эволюции и изучения феномена времени. Круговороты не только важнейший фактор эволюции живых систем, но и систем вообще – космических, геологических, технических, социальных, интеллектуальных, информационных. Поэтому они составляют основу мировых процессов и должны занять соответствующее место в современной научной картине мира. Подобную точку зрения обосновывают Ю.В.Яковец, Ю.Н.Соколов и др. исследователи.
Процесс взаимосвязи двух состояний материи – вакуумно-подобного (сингулярного) и вещественного (в том числе, характеризующегося четырехмерным пространством-временем), хорошо отражается общей теорией цикла [9]. При распаде вакуума его энергия переходит в энергию рождающегося вещества (происходит Большой взрыв), а направленность сил меняется на противоположную: силы отталкивания заменяются силами гравитационного притяжения – это первая фаза цикла. Когда же вселенная, развивающаяся
по сценарию, соответствующему глобальной эволюции развертывания-свертывания (ГЭРС), в результате гравитационного коллапса сжимается в точку и опять возвращается в микромир (сингулярность), тогда проявляется и вторая фаза цикла (рис.6).
Таким образом, идея цикличности вовсе не противоречит идее ветвления. Наоборот, на современном этапе будет происходить их синтез, ветвящиеся процессы оказываются включенными в общую картину циклически повторяющихся мировых событий. Поэтому, опираясь на достижения космологии, следует по-новому оценить и такой феномен природы, каким является время.
Литература