День первый. Происхождение Вселенной

Происхождение Вселенной

КНИГА БЫТИЯ, ГЛАВА 1

¹В начале Бог сотворил небо и землю. ²3емля же была хаотична и пуста, и тьма над бездною; и Дух Божий носился над водою. ³И сказал Бог: да будет свет. И стал свет. 4И увидел Бог свет, что он хорош, и отделил Бог свет от тьмы. ⁵И назвал Бог свет днем, а тьму ночью. И был вечер, и было утро: день один.

ВОПРОСЫ

События, связанные с первым днем творения, описаны в пяти первых стихах Книги Бытия. В них содержится несколько утверждений, кажущихся невероятными.

1. Прежде всего, мы читаем, что Бог сотворил Вселенную (1:1). Совершенно очевидно, что сотворение Вселенной — величайшее из всех когда-либо происходивших событий. Ни одному ученому, однако, не удалось обнаружить никаких доказательств, ясно и неопровержимо свидетельствующих об этом событии. Почему? Почему не имеется, в сущности, никаких признаков, указывающих на это событие? И вообще, приходится признать, что сама концепция созидания ех nihilo (т.е. чего-то из ничего) противоречит хорошо известным законам природы, в частности, закону сохранения массы и энергии. Из этого закона следует, что создание чего-либо из ничего — невозможно.

2. Мы читаем, что Бог сотворил свет (1:3). Какой свет? Мы знаем сейчас такие источники света, как Солнце и звезды, свет, отражаемый Луной, свет горящей спички или включенной лампы. Но в первый день не было ни Солнца, ни звезд, не было и человека. Таким образом, при­рода этого света — тайна, так и не объясненная в после­дующем тексте. Между тем, этому вопросу придается такое значение, что весь первый день, одна шестая часть всей истории сотворения мира, посвящен этому загадочному свету.

3. Затем, читаем мы, Бог „отделил» свет от тьмы (1:4). Тьма не есть субстанция, могущая быть отделенной от света. Слово „тьма» обозначает попросту отсутствие света. Там, где есть тьма, нет света; там же, где есть свет, нет тьмы. Таким образом, концепция отделения света от тьмы лишена логического смысла.

4. Мы читаем, что вначале Вселенная находилась в состоянии хаоса (на иврите: тоху вавоху) (1:2). В тексте не дается ни малейшего указания на природу этого хаоса. Что именно находилось в хаотическом состоянии? И как этот хаос был ликвидирован, если он был ликвидирован вообще?

5. Наконец, мы читаем, что вся сложная цепь космо­логических событий, без которых не могло обойтись сотво­рение мира, совершилась на протяжении одного-единствен-ного дня (1:5). Между тем, хорошо известно, что космологи­ческие события измеряются не днями и даже не годами, а миллиардами лет.

Вот некоторые вопросы, на которые хотелось бы по­лучить ответ. А теперь мы рассмотрим современные научные факты по каждому из этих вопросов, детально разбирая при этом все кажущиеся противоречия между наукой и Книгой Бытия. Мы покажем, что, как бы это ни казалось невероятным, полученная за последние годы научная инфор­мация дает библейскому тексту объяснение, полностью соот­ветствующее современному уровню научных знаний.

КОСМОЛОГИЯ

Космологией называется отрасль науки, занимающаяся вопросами происхождения Вселенной. Интерес к ней не иссякал тысячелетиями почти во всех цивилизациях. Однако вплоть до нынешнего века все космологические исследования имели под собой весьма скудную научную основу, а то и вообще никакой, основываясь исключительно на домыслах. Важно отметить, что даже к середине двадцатого столетия положение мало изменилось в лучшую сторону. Как пишет Нобелевский лауреат, профессор Гарвардского университета Стивен Вайнберг, „в пятидесятых годах нашего века принято было думать, что уважающий себя ученый не станет уделять время такому предмету, как изучение ранних стадий развития Вселенной… тогда просто не существовало эксперименталь­ной и теоретической основы, на которой можно было бы построить историю Вселенной на ранних стадиях развития.»¹ Распространенный в пятидесятых годах подход к кос­мологии был основан на убеждении, что Вселенная, какой мы ее сегодня наблюдаем, всегда существовала в своем теперешнем виде.² И в самом деле — предполагаемая неиз­менность Вселенной подтверждалась результатами тысяче­летних непрерывных астрономических наблюдений, рисую­щих постоянную, не изменяющуюся картину неба. Распо­ложение звезд и созвездий, наблюдаемое нами сегодня, прак­тически тождественно тому, которое мы находим в записях древних звездочетов. Традиционное представление о непо­движности звезд естественным образом подсказывает нам мысль о неизменности Вселенной; оно, вероятно, и объясняет отчасти нашу готовность к восприятию этой мысли, хотя никакого подлинно научного обоснования у нее нет.

ТЕОРИЯ „БОЛЬШОГО ВЗРЫВА»

В 1946 году Джордж Гамов с сотрудниками предложил совершенно иную космологическую теорию.³ Основные осо­бенности этой революционной теории представлены в таб­лице, в которой время измеряется миллиардами лет. На­стоящее время обозначено цифрой „15″, ибо, по теории Гамова, Вселенная началась 15 миллиардов лет назад. Именно в тот момент, обозначенный на таблице цифрой „О», появился внезапно, из ничего, гигантский огненный шар, так называе­мый первичный сгусток энергии, известный в популярном обиходе как „большой взрыв». Внезапным появлением пер­

ТЕОРИЯ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА

Событие

Время

(миллиарды лет)

Настоящее время

15

Образование атомов и молекул Вселенная внезапно становится

прозрачной Начинает сиять свет, заполняя всю Вселенную

0,001

Внезапное появление первичного

сгустка энергии Начало Вселенной „Большой взрыв»

созидание ex nihilo

0

вичного огненного сгустка и ознаменовалось начало Вселенной, в том смысле, что до „большого взрыва» не существовало абсолютно ничего. „Большой взрыв», таким образом, являет­ся точнейшим воплощением сотворения ex nihilo.

Термин „огненный шар» не должен создавать ошибочного впечатления, будто бы что-то действительно горело. Этот сгусток представлял собой высочайшую концентрацию чис­той энергии. Знакомым нам примером концентрированной чистой энергии является яркое световое пятно, образуемое солнечными лучами в фокусе увеличительного стекла. Пер­вичный огненный шар можно представить себе в виде уве­личенного в миллионы раз сгустка солнечных лучей, кон­центрированных линзой.

Оставим пока важнейший вопрос о том, откуда появился этот огненный сгусток, и займемся описанием некоторых основных особенностей этой теории. В частности, каким образом происходило развитие первичного сгустка энергии, результатом которого явилась та Вселенная, которую мы знаем? Наш мир состоит из материи (в виде атомов и молекул), являющей собой исходную составную часть всего, что мы видим, от звезд и галактик до океанов, деревьев и животных. Откуда же взялась вся эта материя?

Ответ содержится в знаменитой формуле эйнштейновской теории относительности:

Е = тс²,

где Е означает энергию, т — материю, и с — скорость све­та. Эта формула отражает способность материи превра­щаться в энергию. Более того, поскольку с² представляет собой огромную величину, малого количества материи доста­точно, чтобы произвести гигантское количество энергии.

Такое превращение материи в энергию не есть всего лишь гипотетическая возможность, оно лежит в основе производ­ства атомной энергии; Хиросима и Нагасаки были разрушены мощными атомными бомбами — а с другой стороны, миллио­ны семей пользуются электричеством, полученным в резуль­тате использования того же процесса в мирных целях. Теория „большого взрыва» построена на том, что эйнштей­новская формула действует в обоих направлениях: не только материю можно превратить в энергию, но и энергия может быть превращена в материю. Хотя для производства даже малого количества материи требуется огромное количество энергии, запас ее в первичном сгустке был столь грандиозен, что он послужил источником всей материи, существующей ныне во Вселенной.

Первичный сгусток состоял из световой энергии того же типа, какая излучается Солнцем. Термин „свет» употреб­лен нами для обозначения общего явления, называемого учеными „электромагнитное излучение». Явление это легче всего объяснить, вновь обратившись к Солнцу. Электромаг­нитное излучение Солнца, видимое глазом, называется види­мым светом. Спектр его включает все оттенки от красного до синего (знакомые нам цвета радуги). Солнце испускает также электромагнитное излучение, не видимое глазом, или невидимый свет. „Цветовой» спектр невидимого солнечного света включает в себя инфракрасные лучи (дающие коже ощущение тепла), ультрафиолетовые лучи (причина загара), микроволны (используемые в микроволновых печах), радио­волны, рентгеновские лучи и т.п. Существенной разницы между цветами видимого и невидимого света нет; все вместе они составляют полный спектр электромагнитного излуче­ния. Заряженный соответствующей пленкой фотоаппарат с равным успехом зарегистрирует все эти цвета. Поэтому, следуя общепринятой практике, мы называем словом „свет» все электромагнитное излучение, включая как видимый, так и невидимый свет.

Мы подходим теперь к важнейшему событию, совершив­шемуся вскоре после „большого взрыва,, и обозначенному в таблице цифрой 0,001. Для понимания этого события необходима некоторая базисная информация. Известной нам формой материи являются атом либо группа атомов, назы­ваемые молекулой. Однако, когда, сразу после нулевого времени, произошло образование материи, она не существо­вала в форме атомов. Невероятно высокая температура первичного сгустка мгновенно разрушила бы любой атом. Поэтому материя существовала в иной форме, которая на­зывается „плазмой». Существенное различие между этими двумя формами материи заключается в том, что атом в электрическом отношении нейтрален, тогда как плазма сос­тоит из частиц, несущих либо положительный, либо отрица­тельный заряд. Эти заряженные частицы „ловят» свет, бло­кируя его проникновение сквозь плазму. Поэтому со стороны плазма всегда выглядит темной.

Спустя доли секунды после „большого взрыва» вселенная состояла из света первичного сгустка, пронизывающего плаз­му. Хотя свет сгустка был невероятно силен, плазма вобрала его в себя; свет не мог проникнуть сквозь нее и потому был „невидим». Чтобы представить себе эту ситуацию, во­образите, что в мире имелся в то время некто с фотоаппа­ратом. Вселенная казалась бы нашему фотографу темной из-за плазмы, и заснятые им кадры были бы абсолютно черными, хотя Вселенная была наполнена светом первичного огненного шара. Дело выглядело бы так, словно кто-то, не пользуясь вспышкой, нащелкал снимков в совершенно тем­ной комнате.

Начиная с нулевого момента, раскаленный первичный сгусток стал стремительно охлаждаться. К моменту, обозна­ченному на таблице цифрой 0,001, он охладился настолько, что это позволило заряженным частицам плазмы соединиться и образовать атомы. Образование атомов из плазмы было жизненно-важным событием, определившим путь развития Вселенной в ее теперешнем виде.

В противоположность плазме, любое пространство, на­полненное свободными атомами и молекулами, совершенно прозрачно. Стоит лишь вспомнить прозрачную атмосферу нашей планеты, состоящую из молекул воздуха (в основном, азота и кислорода). Свет свободно струится сквозь атмо­сферу; с поверхности Земли отчетливо видны Солнце, Луна, отдаленные звезды и галактики. Таким образом, когда 15 миллиардов лет назад плазма внезапно превратилась в атомы и молекулы, она перестала задерживать свет огненного сгустка. Свет этот превратился в „видимый»; он вскоре заполнил всю Вселенную и заполняет ее по сей день.

На этом мы заканчиваем наше, очень краткое, описание основных положений теории Джорджа Гамова о „большом взрыве». Как и для каждой научной теории, критерием ее приемлемости служит подтверждение практикой правиль­ности ее предположений. Наиболее поразительным в теории „большого взрыва» является предположение о том, что мир заполнен светом вот уже 15 миллиардов лет, с самого „начала времени». Этот свет, большая часть спектра кото­рого невидима, обладает совершенно особыми качествами (рассматривать их сейчас нет необходимости), благодаря которым его легко отличить от любых других видов электро­магнитного излучения. Однако, предсказанная радиация не была обнаружена. И вот почему: первичный сгусток был невероятно раскален и содержал гигантскую энергию. С те­чением времени, однако, он расширялся и охлаждался, в результате чего лучистая энергия распространялась во все стороны. Сегодня, пятнадцать миллиардов лет спустя, энергия первичного сгустка чрезвычайно сильно разрежена, его электромагнитная радиация столь слаба, что обнаружить ее с помощью имевшейся прежде научной аппаратуры было технически невозможно.

Подытожим ситуацию. Космологическая теория „боль­шого взрыва» коренным образом отличалась от общеприня­тых концепций. Кроме того, выдвинутое теорией драматиче­ское предположение о существовании особого излучения, наполняющего всю Вселенную, не могло быть проверено по техническим причинам. Не удивительно поэтому, что теория „большого взрыва» не была воспринята научной средой всерьез.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ТЕОРИИ

После Второй мировой войны во многих областях тех­нологии произошли революционные сдвиги. То была эпоха полупроводников, лазера и электронно-вычислительных ма­шин. Научная аппаратура также подверглась радикальному усовершенствованию. Многие эксперименты, проведение ко­торых было неосуществимо с помощью техники сороковых годов, стали рутиной в шестидесятых. Детекторы радиации, что особенно для нас важно, тоже были усовершенствованы во стократ. К шестидесятым годам обнаружение сверхслабой магнитной радиации, предсказанной теорией „большого взрыва», стало технически осуществимым.

В 1965 году два американских ученых, сотрудники научно-исследовательской лаборатории телефонной компании „Белл», Арно Пензиас и Роберт Уилсон, занимались измере­ниями галактических радиоволн с помощью особо чувстви­тельных антенн. Во время испытания антенны они заметили очень слабое, незнакомое электромагнитное излучение, кото­рое шло, казалось, со всех сторон из космического простран­ства. Вскоре стало ясно, что это и есть та самая радиация, которую предсказала теория „большого взрыва».

После опубликования открытия Пензиаса и Уилсона их результаты были подтверждены многими другими исследова­телями. В настоящее время не остается и тени сомнения, что это фундаментальное предположение теории „большого взрыва» является научно обоснованным фактом. Более того, подтвердились также и другие ключевые предположения этой теории. Так например, теория предполагает, что все галактики Вселенной разбегаются с огромной скоростью в результате первоначального взрыва, причем отдаленные га­лактики движутся с большей скоростью, чем ближние. Это угаданное Гамовым „разбегание» галактик было подтвержде­но, главным образом, исследованиями американского астро­нома Эдвина Хаббла; скорость галактического движения получила название константы Хаббла. Еще одна победа теории „большого взрыва» связана с химическим составом Вселенной. Соотношение количества водорода и гелия, на­блюдаемое во Вселенной, полностью соответствует посту­латам теории.

Теория „большого взрыва» получила дополнительное подтверждение в конце 90-х годов, когда космический спутник СОВЕ передал результаты произведенных им измерений. Американское Агентство по Освоению Космического Про­странства (NASA) запустило этот спутник за пределы атмо­сферы с целью измерения различных свойств излучения, вызванного „большим взрывом». Полученная информация полностью подтвердила теорию „большого взрыва». Англий­ский журнал Nature назвал эти исследования „триумфом науки»,⁴ а журнал Scientific American за июль 1992 года от­крывался статьей „Дальнейшие доказательства теории ‘боль­шого взрыва'». Открытия, сделанные в 1992 году с помощью СОВЕ, неоднократно освещались также и в широкой прессе.

Поскольку все предположения теории „большого взрыва» получили подтверждение, она превратилась в общепринятую космологическую теорию, все же прочие теории этого рода были преданы забвению. В настоящее время все космоло­гические исследования проводятся исключительно в рамках теории „большого взрыва». Окончательное признание обос­нованности этой теории пришло в 1978 году, когда Арно Пензиасу и Роберту Уилсону за их фундаментальное открытие была присуждена Нобелевская премия по физике. К сожа­лению, Джордж Гамов умер в 1968 году и не мог разделить с ними славу, ибо правила Нобелевского комитета не до­пускают присуждения премии посмертно.

Значение открытия Пензиаса и Уилсона трудно переоце­нить. Профессор Стивен Вайнберг назвал его „одним из важнейших научных открытий двадцатого века».⁵ Энтузиазм Вайнберга вполне понятен. Теория „большого взрыва» ради­кально изменила наши представления о происхождении Все­ленной.

БИБЛЕЙСКИЙ ТЕКСТ

Теперь вернемся к нашему первоначальному намерению: сравнить библейский текст с выводами современной науки. Итак, рассмотрим подробно каждый из пяти пунктов, пере­численных в начале данной главы.

/. Сотворение мира

Сотворение мира приобрело значение признанного науч­ного факта. Профессор Кембриджского университета, лауре­ат Нобелевской премии Поль Дирак сформулировал позицию современной науки по отношению к сотворению мира сле­дующим образом: „Развитие радиоастрономии, произошед­шее за последние годы, чрезвычайно расширило наши позна­ния об отдаленных частях Вселенной. В результате, стало очевидно, что сотворение мира совершилось в некий опреде­ленный момент времени».⁶ В настоящее время любой иссле­дователь, с помощью соответствующих измерений, может получить данные, ясно и недвусмысленно доказывающие, что сотворение мира действительно имело место.

Поучительно будет процитировать высказывания не­скольких ведущих космологов. Профессор Кембриджского университета Стивен Хокинг: „Момент сотворения мира как таковой лежит вне пределов известных в настоящее время законов физики».⁷ Профессор Массачусетского Инсти­тута Технологии Алан Гут и профессор Пенсильванского университета Пол Стайнхардт: „Момент сотворения мира по-прежнему не имеет объяснения».⁸ А вот названия двух недавно вышедших научных работ по космологии: „Сотво­рение мира» ⁹ и „ Момент сотворения мира».¹⁰ И, наконец, статья, опубликованная недавно в одном из ведущих мировых журналов по физике, носит заглавие: „Сотворение мира из ничего».¹¹

Термин „сотворение мира» явно перестал быть исключи­тельной прерогативой исследователей Библии и вошел в словарь науки. В любой серьезной научной дискуссии по космологии сотворение мира занимает теперь ведущее место.

Теперь мы подходим к центральной проблеме — к решаю­щему вопросу о том, чем было вызвано внезапное появление первичного сгустка энергии, возвестившего сотворение Все­ленной. По мнению некоторых ведущих космологов, сотво­рение мира „лежит за пределами известных в настоящее время законов физики»¹² и „по-прежнему не имеет объяс­нения».¹³ В отличие от науки, Книга Бытия дает объяснение. Она объясняет причину сотворения мира и делает это в первой же строке: „В начал Бог сотворил…»

2. Свет

Итак, космология установила, что внезапное, необъясни­мое появление сгустка энергии и есть сотворение мира. Библейское выражение „Да будет свет» можно, следова­тельно, понимать как указание на первичный огненный шар — „большой взрыв» — возвещающий возникновение Вселенной. Вся материя и вся энергия, существующие ныне в мире, ведут свое происхождение непосредственно от этого „света». Отметим особо тот факт, что в первый день со­вершились не два отдельных, не связанных между собой акта творения — Вселенной и света, — но лишь один.

3. Отделение света от тьмы

Теория „большого взрыва» утверждает, что первоначаль­но Вселенная состояла из смеси плазмы и света первичного огненного шара. Вселенная в этот момент казалась темной из-за плазмы. Внезапное преобразование плазмы в атомы вскоре после сотворения мира привело к тому, что электро­магнитное излучение („свет») первичного сгустка энергии „отделилось» от темной до тех пор Вселенной и беспре­пятственно засияло в пространстве.

Библейские слова „И отделил Бог свет от тьмы» можно истолковать как описание „отделения» света от темной огненно-плазменной смеси. Пятнадцать миллиардов лет спустя эта отделенная радиация („свет») была обнаружена Пензиасом и Уилсоном, за что они и получили Нобелевскую премию.

4. Хаос

Начиная с 1980 года, теория „большого взрыва» обогати­лась существенными новыми открытиями, которые Гут и Стайнхардт определили общим термином „расширяющаяся Вселенная». В недавно опубликованной статье, где подводятся итоги этих новых открытий, имеется следующая фраза: „первоначально Вселенная находилась в беспорядочном, хаотическом состоянии».¹⁴ Одна из новых книг по космологии подробно рассматривает феномен изначального хаоса и про­истекающие из него важнейшие космологические послед­ствия.¹⁵ Раздел книги, где рассматривается этот вопрос, оза­главлен „Первичный хаос» и помещен в главе, называю­щейся „От хаоса к космосу». И, наконец, Андрей Линде, профессор Московского физического института имени Ле­бедева, предложил так называемый „сценарий хаотического расширения», описывающий истоки Вселенной.¹⁶ Объясне­ние природы этого хаоса и его значения выходит за пределы данной монографии, однако необходимо подчеркнуть, что роль хаоса в развитии первоначальной Вселенной превра­тилась в важнейший предмет космологических исследований. Насколько важен этот предмет для нашей темы — очевидно: Книга Бытия утверждает, что Вселенная началась с состояния хаоса (на иврите: тоху вавоху) (1:2).

5. Сотворение мира в один день

Существует широко распространенное убеждение, что, поскольку в настоящее время космологические изменения происходят чрезвычайно медленно, то они и всегда проис­ходили в таком же темпе. В этом, по сути дела, и заключалась философия прежних, ныне опровергнутых космологических теорий. Современная же теория, теория „большого взрыва», гласит, напротив, что длинная цепь драматических космо­логических изменений в начале Вселенной совершилась в чрезвычайно короткое время. Эту ситуацию ярко подчеркнул профессор Гарвардского университета Стивен Вайнберг, на­звав свою популярную книгу по современной космологии „Первые три минуты «. Профессору Вайнбергу понадобилась 151 страница текста и множество диаграмм, чтобы описать те важнейшие космологические изменения в нашей Вселен­ной, которые заняли всего три минуты.

ВЫВОДЫ

Основные выводы, следующие из данной главы, лучше всего передает формулировка профессоров Гута и Стайн-хардта, которые считают, что „с исторической точки зрения, вероятно, самый революционный аспект» современной кос­мологической теории заключается в утверждении, что мате­рия и энергия были сотворены в буквальном смысле этого слова. Они подчеркивают, что „этот постулат радикально противоречит многовековой научной традиции, утверждав­шей, что нельзя сделать нечто из ничего».¹⁷

Короче говоря, в результате многовековой напряженной научной работы, проделанной лучшими умами человечества, создана, наконец, картина мира, поразительно совпадающая с теми простыми словами, которыми начинается Книга Бытия.

ПРИМЕЧАНИЯ

1. S. Weinberg, The First Three Minutes (London: Andre Deutsch & Fontana, 1977), стр. 13-14.

2. H. Bondi, Cosmology, 2-е изд. (Cambridge University Press, 1960).

3. Weinberg, см. 1; G. Bath, The State of the Universe (Oxford University Press, 1980), гл. 1.

4. C.J. Hogan. Nature, т. 344, март 1990, стр. 107-108.

5. Weinberg, стр. 120.

6. P.A.M. Dirac, Commentarii, т. 2, № 11, 1972, стр. 15; т. 3, № 24, 1972, стр. 2.

7. S.W. Hawking and G.F.R. Ellis, The Large Scale Structure of Space- Time (Cambridge University Press, 1973), стр. 364.

8. A.H. Guth and P.J. Steinhardt, Scientific American, т. 250, май 1984, стр. 102.

9. P.W. Atkins, The Creation (Oxford: W.H. Freeman, 1981).

10. J.S. Trefil, The Moment of Creation (New York: Charles Scriber, 1983).

11. A. Vilenkin, Physics Letters, т. 117, 1982, стр. 25-28.

12. Hawking and Ellis, стр. 364.

13. Guth and Steinhardt, стр. 102.

14. Там же.

15. J.D. Barrow and J. Silk, The Left Hand of Creation (London, Heinemann, 1983).

16. A. Linde, Physics Today, т. 40, сентябрь 1987, стр. 61-68.

17. Guth and Steinhardt, стр. 102.