Чего не знает современная наука. Как устроен мир ( Сборник статей, 2015)

Чего не знает современная наука

Жизнь без тайны – пресна и скучна. Присутствие тайны – вызов для нас, а стремление проникнуть в нее – сильнейший стимул наших действий. Представьте себе, что мы знаем ВСЁ, – как же это неинтересно! Чувство разочарования от обреченности на неотвратимое будущее, хотя бы и очень желанное, прекрасно описали А. и Б. Стругацкие в повести-сказке для научных работников «Понедельник начинается в субботу». Знание наперед всего, что должно произойти, напоминает чтение интересной книги с конца, объясняет главному герою директор НИИ чародейства и волшебства (сам живущий «из будущего в прошлое»), желая уберечь коллегу от тяжкого груза неизбежности. Тайна тем и интересна, что ее можно раскрывать. Нам повезло: мы живем в огромном мире, который до конца никогда не поймем…

Школьные годы. Первые уроки физики, химии, биологии… Если повезло с учителями, то в это время мы чувствуем себя настоящими магами, ведь в хаосе разнообразных явлений вдруг начинаем видеть порядок, заданный законами природы. И вот уже со свойственным этому возрасту максимализмом мы считаем, что все тайны в мире можно раскрыть с помощью науки…

Проходит время. Позади школа, институт. Нераскрытые нами тайны теперь имеют иной масштаб: нам уже не так интересны внутреннее строение майского жука или законы движения бруска по наклонной плоскости. Мы слышим об открытиях науки в области микро– и макромира, о новых концепциях пространства и времени, о научных спорах по поводу возникновения жизни и законах эволюции. Попытки разобраться в тонкостях научного взгляда на эти проблемы не всегда приводят к успеху: в каждой области науки разработан свой язык, не уступающий языку алхимических трактатов, понять который непосвященный не может.

А тайна зовет, и так хочется «перепрыгнуть» из незнания в «знание», понять, объяснить, разложить все по полочкам – как на первых уроках природоведения в школе. Вот было бы замечательно сформулировать основные непреложные истины, очевидные для всех, и уже из них путем логических рассуждений определить, какие утверждения правильны, а какие нет! Так была построена геометрия Евклида, и вплоть до недавнего времени именно в ней виделся идеал научного знания.

К сожалению, а может быть, и к счастью, развитие науки сегодня приводит нас к выводу, что так построить знание о мире невозможно. Пожалуй, это одно из главных достижений современности – осознание того, что мир устроен совсем непросто.

Что такое простота? В обыденной жизни она зачастую понимается как очевидность, основанная на нашем жизненном опыте, в привычных для нас пространственных и временных масштабах (мезомасштабах). Однако эта очевидность вступает в противоречие с наблюдаемыми явлениями при попытке объяснить процессы, идущие в масштабах космоса или микромира. В самом деле, можно ли считать само собой разумеющимся, что скорость света всегда постоянна и не зависит от того, приближаюсь я к источнику или удаляюсь от него? Наш «обыденный» опыт, почерпнутый, например, из путешествий по реке, говорит, что вода набегает на нас с большей скоростью, когда мы идем навстречу потоку, и с меньшей – если по течению. Скорость же светового потока всегда одинакова, идем ли мы навстречу ему или удаляемся от его источника. Вот другой пример: из опытов с переменным током известно, что циклическое движение зарядов порождает электромагнитное излучение. Но тогда и в микромире (исходя из известной модели атома) электрон, вращающийся вокруг ядра, тоже должен непрерывно излучать, а значит, теряя энергию, в конце концов, упасть на ядро. Однако этого не происходит.

Многие фундаментальные положения современной научной картины мира уже не столь очевидны, и некоторые люди до сих пор отказываются верить в теорию относительности или в квантовую механику и ищут иные объяснения.

Но не менее драматична ситуация и с логическим рассуждением. В середине XX века австрийский математик К. Гёдель доказал знаменитую теорему о неполноте. Смысл ее в следующем. Если мы сформулируем не подлежащие сомнению очевидные истины и, рассуждая по законам логики, постараемся построить из них всю систему знания (так, как это сделано, например, в геометрии Евклида), то обязательно найдется утверждение, которое нельзя будет ни опровергнуть (найдя противоречие), ни подтвердить (то есть вывести из известных истин путем формальных логических рассуждений). Поэтому все знание о мире нельзя построить подобно геометрии, устанавливая истинность тех или иных фактов либо из опыта, либо формально-логическими рассуждениями.

Еще один идеал классической физики, потерпевший крах, – представление о непреложности законов природы. Опять-таки стереотипно это понимается как необходимость повторения одного и того же исхода эксперимента в неизменных условиях: брошенный вверх камень всегда падает на землю, магнит всегда притягивает железные опилки и т. д. Но в микромире повторные наблюдения над системой, находящейся в идентичных условиях, приводят к разным результатам! Например, «выстрелив» электроном в экран с двумя симметричными отверстиями, можно с равной вероятностью обнаружить его след как за первым, так и за вторым отверстием. Указать точно, где он окажется в результате эксперимента, невозможно принципиально: закон природы определит только вероятность того или иного исхода.

Ко всему этому стоит добавить, что к началу XX века практически завершился этап развития науки, когда изучались «идеальные модели в идеальных условиях». Действительно, механика Ньютона описывает движение материальных точек в инерциальных системах отсчета – но ни материальные точки, ни инерциальные системы в чистом виде в природе не встречаются. Классическая термодинамика, оперируя понятием замкнутых систем, тоже идеализирует и упрощает действительность. Пришла пора изучать мир во всем богатстве его взаимосвязей. Если описание мира методами классической науки напоминало план местности, то теперь стремятся сделать описание похожим на фотографию. Чем больше особенностей и связей мы хотим учесть, тем сложнее оказывается модель исследуемой системы. Способы описания сложных систем сейчас еще только рождаются, но без них дальнейшее развитие науки трудно представить.

Неужели наука так запутала саму себя, что в ней теперь нет места простому, очевидному, логичному, предсказуемому?! Конечно, это не так! Все дело в том, что сегодняшние представления о простом, логичном предсказуемом сильно изменились по сравнению с веком XIX. Вместо ушедшего в прошлое классического идеала научного знания формируется новый, и в этом процессе есть и свои консерваторы, и свои радикалы. К последним можно отнести двух нейробиологов из Чили, авторов теории автопоэза («самостроительства») У. Матурану и Ф. Варелу. В своей книге «Древо познания» они формулируют новые критерии научного объяснения явлений. При этом бесспорные постулаты авторы предлагают заменить приемлемыми гипотезами, логический вывод – способом рассуждения, приемлемым для большинства, а вместо полной предсказуемости предлагают говорить лишь о наблюдении феноменов, согласующихся с гипотезой. Можно, конечно, критиковать такой подход, поскольку в нем нет даже намека на то, какое отношение подобное «научное объяснение» имеет к истине. Но вопрос истинности нашего знания – вопрос, скорее, не науки, а мировоззрения. Но об этом – наш следующий раздел.

Характерный штрих науки XX века – появление, наряду с представлением о реальности как о действительно существующей природе, понятия «физическая реальность». Если натурфилософы эпохи Просвещения считали, что открытые ими законы напрямую описывают мир, то с развитием научного знания появляются такие понятия, как заряд, электрический ток, электромагнитная волна, электрон и т. п., которые являются обозначением свойств мира, возникающих лишь в физической теории. Напрашивается естественный вопрос: а что такое заряд, или масса, или напряженность поля? Что описывают эти теории – действительный мир или только наше представление о нем, искаженное чувственным восприятием? Чтобы снять остроту этого вопроса, была предложена концепция физической реальности, которую и изучает физика. Она понимается как совокупность всех теорий, взглядов, положений, построенных на основе наблюдений, и включает в себя всю иерархию – от самых общих представлений о пространстве, времени и материи до частных законов различных областей физики и прикладных вопросов, связанных с их применением при создании бытовой техники, электроники, машин и механизмов. Знание о физической реальности позволяет предсказывать результаты наблюдений в заданных условиях. И в том, как эти предсказания согласуются с осуществленными наблюдениями, – главная ценность научного знания.

Однако вопрос о связи «реальности вообще» с физической реальностью решается не физикой, он относится к философии. И на него вряд ли можно дать однозначный ответ. С одной стороны, кажется совершенно верным, что реальность не зависит ни от какой теории, которая ее описывает, с другой – человек, воспринимающий реальность, так или иначе взаимодействует с ней, а всякое воздействие приводит к изменению: природа формирует сознание человека, а его сознание преобразует мир. Поэтому нельзя считать бессмысленным утверждение, что процесс познания изменяет мир и природу.

Что же получается: даже если мы в совершенстве изучим все положения науки, останется вопрос о том, какое они имеют отношение к действительности? Ведь физика дает знание только о физической реальности, биология – о биологической и т. п. Каждая из областей науки дает только частное знание о той грани мира, которой она занимается. Но помимо физических явлений в мире, где мы живем, существуют эмоции, чувства, мысли, есть еще и составляющая, связанная с глубоким внутренним индивидуальным опытом. В философии эти виды реальности называются миром чувственным, сверхчувственным (метафизическим, не воспринимаемым органами чувств) и трансцендентным (недоступным теоретическому познанию). Картина мира возникает не только из научных знаний – есть еще знания, которые накоплены в опыте поколений, переданы нам нашими родителями, закреплены в культуре, в моральных положениях религий, в сказках и мифах. При построении единой картины неизбежен произвол в заполнении тех пробелов в знании, для которых не существует однозначного ответа, опирающегося на строго выверенный научный подход.

Было бы ошибкой думать, что ученые не признают существования «ненаучного пути познания». Наука хороша не только тем, что может давать знание, отшлифованное опытом, но и тем, что прекрасно осознает границы применимости своих законов. Так, квантовая физика, например, четко указывает, что на расстояниях меньших планковской длины (порядка 10^–33 см) и на промежутках меньших планковского времени (порядка 10^–44 с) ее законы неприменимы из-за слишком больших случайных изменений (так называемых квантовых флуктуаций) пространства. Эти масштабы чрезвычайно малы, но все-таки конечны. Точно так же есть пределы применимости и других наук.

Дополнить картину мира, сделать ее целостной способно иное, ненаучное знание, в частности – религиозные представления. Об этом говорит, например, доктор физико-математических наук Ю. С. Владимиров, много лет возглавляющий семинар «Физика и духовная культура» на физическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова. По его представлениям, наука – созидатель познанного, но есть еще и непознанное. Роль религии – в дополнении познанного до целостного. А целостная картина мира позволяет нам жить и действовать в нашем сложном мире, где возникает масса проблем, для разрешения которых научного знания подчас недостаточно.

Говоря о знании научном и ненаучном, нельзя не упомянуть и еще одно явление. В последнее время появилось множество теорий, которые принято относить к «паранаучным». Некоторые из них (теории торсионных полей, волнового генома и т. п.) созданы профессионалами, но по тем или иным причинам не принимаются большинством ученых. Некоторые больше похожи на мистические откровения, чем на научные теории: последние, как правило, носят названия вроде «Общая теория всего» и претендуют на полное и безошибочное описание мира. Как к ним относиться?

Было бы опрометчиво утверждать, что все, что есть в мире, так или иначе описывается уже существующими научными теориями. Когда-то и магнетизм считался мистикой – до тех пор пока Фарадей не провел свои опыты и Максвелл не написал уравнения. Было время, когда теплота связывалась с особой субстанцией, называемой теплородом, – пока не была предложена молекулярно-кинетическая теория. Наука развивается, на ее пути возникают гипотезы и теории, некоторые выживают, другие трансформируются, а некоторые и умирают. К сожалению, а может, к счастью, нет иных путей выверенного научного знания, кроме трудной работы увязывания эксперимента и теории. Полет мысли, воображения, рассуждения по аналогии – необходимый этап работы ученого, нужный для выдвижения гипотез. Но далее надо доказывать их работоспособность не словами, а практикой, только тогда они превратятся в добротные научные теории.

Науку часто обвиняют в нерешительности, кропотливости исследований, осторожности в суждениях: «Когда ученые доберутся до вершины знаний, они увидят там мистика». Однако «мистиков», сидящих на «вершинах», сейчас довольно много, и как без исследований, без реального опыта выбрать среди них истинного и понять его учение? Наука дает конкретный путь к вершине, и то, что кто-то взобрался на нее какой-то иной дорогой, не делает путь науки менее ценным.

Где же сейчас граница между познанным и непознанным, тот рубеж, где кончается «научно обоснованное» и начинается «дополнение до целостного»? Рассуждения на эту тему только с позиций науки невозможны, так как наука еще не выработала к ней четкого отношения. И поэтому сколько ученых, столько и мнений. Здесь же выскажем только малую их часть. Одна из загадок, всегда волновавших пытливые умы, – тайна рождения. В частности, тайна рождения мира.

Вплоть до начала XX века считалось, что вопрос этот не относится к естествознанию. Среди ученых бытовало мнение о неизменности Вселенной, которое опиралось на представления античных натурфилософов, считавших, что мир существовал вечно, или на библейские легенды о сотворении мира таким, каким мы его видим сейчас. Это мнение было столь устойчиво, что первые результаты пулковского астронома А. Фридмана, решившего уравнения Эйнштейна и обнаружившего теоретическую возможность сжатия или расширения Вселенной, некоторое время рассматривались как интересный математический курьез, не имевший физического смысла. Однако экспериментально обнаруженное Э. Хабблом в 20-х годах XX века разбегание галактик окончательно убедило ученых в том, что мы живем именно в расширяющейся Вселенной. А значит, когда-то давно Вселенная была не столь велика и около 13 млрд лет тому назад имела столь малый размер, что для ее описания требовались законы микромира, то есть квантовые законы. А одно из положений квантовой физики гласит, что система не обладает определенными физическими характеристиками до тех пор, пока она не подвергнется процессу измерения, или, иными словами, взаимодействия с чем-то внешним по отношению к квантовому объекту. Возникает вопрос: с чем же взаимодействовала наша Вселенная «до начала времен»? Простая экстраполяция законов микромира позволяет говорить о «внешних» по отношению к ней силах, имя которым во всех религиозных системах – Бог. Оставляя в стороне правомочность такого подхода (естественно, ни о какой научной обоснованности его не может быть и речи), обратим внимание на необходимость привлечения «ненаучных» рассуждений для создания целостной картины мира.

Тайна рождения и смерти – одна из самых манящих. Множество гипотез, объясняющих начало жизни на нашей планете, имеют параллели с мифологическими сюжетами, а значит, опираться здесь только на науку пока что еще рано. Самая известная из таких гипотез – возникновение первых органических веществ на границе первичного бульона с атмосферой – напоминает миф об Афродите и «рождении жизни в пене морской». Геологи утверждают, что жизнь могла зародиться в области действия подводных вулканов. Рождение из четырех стихий: Земли, Воды, Огня и Воздуха (в данном случае газов, выделяющихся в процессе извержения) – чисто алхимический сюжет. Зарождение жизни в глинах (есть и такая гипотеза) – это уже Библия или шумеро-аккадская мифология. Есть гипотезы о космическом происхождении жизни – чем не мифы о вдыхании Творцом души в земную материю?

Как первый раз родилось живое существо – тайна, отстоящая от нас на миллиарды лет. Но таинство рождения происходит постоянно – загадка возникновения живого организма из единой клетки-семени не разрешена до сих пор, несмотря на открытие структуры ДНК, расшифровку генетического кода и успехи в изучении механизмов наследственности. Один из вопросов касается развития эмбриона: по современным представлениям, клетка-зародыш делится на две совершенно одинаковые клетки, ничем не отличающиеся одна от другой, каждая из них вновь делится на две идентичные. Но в какой-то момент начинается дифференциация функций: одни клетки превращаются в нервную ткань, другие – в соединительную, третьи – в мышечную и т. п. Кто командует выбором дальнейшего пути, если начальные клетки одинаковы? Этот процесс настолько непонятен, что для объяснения его используют множество непривычных для нас гипотез, в частности – о существовании специальных «морфогенетических полей», внешних по отношению к клетке, дающих «невидимый каркас» будущего организма.

Возникновение разума – следующий важный этап в развитии Вселенной и столь же сложный для объяснения современной наукой. Само понимание того, что мы называем разумом, меняется в процессе развития знаний. Декарт считал, что мышление и материя – две реальности, существующие независимо и объединенные лишь в Боге и человеке. Интересен современный подход, рожденный в уже упоминавшейся теории автопоэза. Суть ее в том, что развитие мира есть расширение взаимосвязей. Начинается все с физических связей между элементами мира: элементарные частицы объединяются в атомы, образуя химические элементы, атомы связываются, образуя химические вещества, и т. д. На сегодняшний момент благодаря возникновению человеческого сознания связи устанавливаются на уровне понятий – мы объединяем различные явления, находя между ними сходство, предлагаем законы, принципы, упорядочивающие наблюдаемый мир. Например, закон Кулона устанавливает связи между зарядами и силой их взаимодействия, а «заряд» и «сила» здесь не только характеристики физической реальности, но и понятия, отражающие свойства мира в нашем сознании. Чем выше качество связей, тем выше уровень разума, и разум, таким образом, выступает как неотъемлемое свойство мира. Развитие мира предстает в этой концепции как развитие разума, выражающееся в усложнении взаимосвязей.

Но вот что неясно: как же возникло это свойство материи – мыслить отвлеченными понятиями? Естествознание связывает это с развитием мозга, но об уровне понимания его устройства свидетельствует следующее высказывание академика РАН, научного руководителя Института мозга человека Н. П. Бехтеревой: «Всю свою жизнь я посвятила изучению самого совершенного органа – человеческого мозга. И пришла к выводу, что возникновение такого чуда невозможно без Творца».

Чего же не знает современная наука? Очень многого. Но это незнание со знаком «плюс»: оно дает импульс новым поискам и приводит к новым открытиям. Да, научное знание ограничено, но оно получено способом, подтвержденным практикой, и достаточно определенно понимается специалистами в данной области. Знание «ненаучное» безгранично, каждый может трактовать его индивидуально, опираясь на свой внутренний опыт, и на практике оно признается не всеми. Но противопоставлять знание научное и знание ненаучное не следует, продуктивным может быть только диалог. Каждый из нас волен решить сам, чему и в какой мере стоит доверять. Важно, чтобы эти решения не оставались абстрактной теорией, а определяли наши действия в подчас непростых жизненных ситуациях и тем самым приближали к истине. Иначе все мы будем похожи на путников, блуждающих без определенной цели.

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Загадки нашего мира: время, пространство и материя

Привычное, прочное и устойчивое здание науки и представлений о мире в начале XX века рухнуло. Ему на смену приходит другое понимание, основанное на новых данных и наблюдениях и полностью переворачивающее наше видение мира. Но насколько новыми являются эти представления?

К концу XIX века было почти завершено здание классической науки, которая родилась из соединения опыта, полученного человеком в повседневной жизни, и логического вывода. Ее успехи были очень впечатляющими, и это породило иллюзию всемогущества человеческого разума. Законы классической физики резко противоречили традиционным представлениям о мире, которые содержатся в мифах и учениях древних мудрецов. Из-за этого мифы стали рассматриваться как забавные истории, не имеющие отношения к реальности, а учения философов интересны были лишь с исторической точки зрения.

Однако открытия XX века показали, что, когда речь идет о явлениях природы в масштабах, намного отличающихся от привычных для человека, не всегда можно достичь ясности и отчетливости интерпретации опытных данных, основываясь на логике и здравом смысле. Это масштабы атомных явлений, а также процессов, которые идут в космосе и охватывают звезды, галактики и их скопления.

В XVII веке Исаак Ньютон сформулировал концепцию пространства и времени классической физики. Согласно этой концепции, пространство и время обеспечивают абсолютную и неизменную невидимую платформу, которая дает Вселенной порядок и структуру. К концу XIX века на этой платформе было возведено здание классической физики. Стало казаться, что к этому времени большинство фундаментальных принципов природы прочно установлены.

Однако первое десятилетие XX века стало поистине революционным. Классические представления о пространстве, времени и реальности, которые до этого были привычными и интуитивно ясными, вдруг уступили место новым представлениям, трудно понимаемым и далеко не очевидным с точки зрения нашего повседневного опыта.

В нашем жизненном опыте нет места движениям с очень большими скоростями, такими, как скорость света (примерно 300 000 км/с). А тем не менее именно изучение свойств движения с такими скоростями привело к пониманию того, что классические представления об абсолютности пространства и времени невозможно применять для описания этих свойств. В результате как пространство, так и время перестали быть абсолютными, а стали обладать свойствами, зависящими от наблюдателя. В частности, результаты измерений расстояний и длительности оказываются различными для разных наблюдателей, если они движутся с разными скоростями относительно той сцены, на которой разворачивался физический процесс. Более того, эти результаты зависят и от массы тел, которые находятся рядом с этой сценой. Здание теоретической физики зашаталось, так как законам природы, описывающим явления в пространственной протяженности и временной длительности, грозила утрата универсальности.

Вернуть абсолютный характер физическим законам удалось Альберту Эйнштейну. Он предложил так называемый специальный принцип относительности, хотя и не очевидный с точки зрения повседневного опыта, но обладающий общностью и красотой математических следствий: все физические процессы (в инерциальных системах отсчета) протекают одинаково, независимо от того, неподвижен ли наблюдатель или находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения. Как следствие этого принципа, скорость света для любого такого наблюдателя одинакова, независимо от того, движется он относительно источника света или покоится.

Новая физика строилась в четырехмерном пространстве-времени, в котором три координаты – привычные пространственные, а четвертая – время. Для разных наблюдателей мир выглядит по-разному (у каждого из них – своя пространственная и временная шкалы), однако во всех системах отсчета неизменной остается величина, связанная с координатами двух событий в пространстве и времени. Она зависит как от разности пространственных координат точек, в которых происходят эти события, так и от временного промежутка между ними. Эта величина получила название «релятивистский интервал». Постоянство этого интервала можно интерпретировать как неразрывную сплетенность пространства и времени. Новые формулировки физических законов позволили предсказать, какими пространственно-временными характеристиками будет обладать физическое явление для любого наблюдателя. Физическая картина мира усложнилась, но сохранила свое единство, хотя это единство и спрятано за ширму математических преобразований.

Еще одним следствием теории относительности стало открытие того, что энергия и масса взаимосвязаны и могут превращаться друг в друга. Это можно интерпретировать так, как будто эти две физические величины суть разные «ипостаси» единой энергии-массы. Это следствие стало основой атомной и ядерной энергетики и прекрасно подтвердилось в экспериментах.

Через несколько лет Эйнштейн расширил специальный принцип относительности до общего: в нем утверждается, что все физические законы протекают одинаково для любых наблюдателей – движутся ли они относительно наблюдаемой сцены равномерно, или с ускорением, или покоятся. Для этого ему пришлось постулировать, что силы гравитации и силы инерции, которые действуют на тело, движущееся с ускорением (относительно инерциальной системы отсчета), имеют единую природу, и объяснить ее искривлением пространства-времени, зависящим от массы окружающей материи. Это разрешило одну из загадок классической физики, в которой как в законе инерции (второй закон Ньютона), так и в законе всемирного тяготения используется одна и та же величина – масса тела.

В самом деле, мы привыкли, что любое тело, на которое не действует сила, движется по кратчайшему пути. Для пустого пространства эти пути суть прямые линии, в классической физике по таким прямым траекториям распространяется световой луч. Поэтому обычная евклидова геометрия – это геометрия пустого пространства. Однако наше физическое пространство заполнено массивными телами. Как показывает опыт, световые лучи искривляются под действием гравитации. А. Эйнштейн предложил заменить действие гравитации на искривление пространства.

Разница между классической и релятивистской реальностью проявляется только в условиях чрезвычайно больших скоростей и гравитации, а для условий, в которых мы обычно действуем, ньютоновская физика дает очень точное приближение, полезное во многих ситуациях. Однако, по словам Б. Грина, «полезность» и «реальность» – совсем разные категории.

Квантовая физика описывает новую реальность в масштабах, сравнимых с размерами атомов. Она началась с попыток сформулировать законы излучения света. Однако наблюдаемые эффекты никак не удавалось объяснить с классических позиций. Для устранения противоречий Макс Планк в 1900 г. предположил, что электромагнитные волны (свет) излучаются порциями; он назвал их квантами.

Далее последовали эксперименты по фотоэффекту. Еще в 1887 г. немецкий физик Г. Герц обнаружил, что под действием света вещество может испускать электроны. По классическим представлениям, чем больше амплитуда волны, тем больше ее энергия и тем больше электронов она должна выбивать. В экспериментах же все было не так: электроны выбивались только светом с частотой выше пороговой, а свет сколь угодно большой интенсивности, но с частотой ниже порога, никаких электронов вообще не выбивал. Это странное поведение света было теоретически объяснено Эйнштейном в 1905 г.: он предположил, что свет не только испускается, но и распространяется порциями (квантами), названными позднее фотонами и имеющими свойства частиц.

Еще один парадокс, расшатавший основы классической физики, – невозможность объяснить структуру атома. В 1896 г. было открыто явление радиоактивности, через год открыт электрон, а в 1911 г. благодаря опытам Резерфорда обнаружено, что атом состоит из необычайно малого ядра и вращающихся вокруг него электронов. Чтобы представить себе соотношение размеров ядра (10^-13 см) и атома (10^-8 см), увеличим атом до размеров комнаты – тогда ядро будет едва заметной точкой.

В результате классические представления о твердом теле как об области пространства, заполненной сплошной материей, были заменены на представления о «пустоте», в которой движутся чрезвычайно малые частицы – ядра атомов и электроны. Предполагалось, однако, что эти частицы обладают чрезвычайно высокой плотностью. Новое содержание получило учение Демокрита, утверждавшего, что в мире нет ничего, кроме атомов и пустоты.

По классическим представлениям, чтобы электрон не упал на ядро, он должен с сумасшедшей скоростью вращаться вокруг него. Но, вращаясь, электрон испытывает ускорение (направленное к центру орбиты) – а ускоряющиеся частицы, согласно законам классической электродинамики, непрерывно излучают электромагнитную волну, а значит, теряют энергию. Электроны должны практически мгновенно (за 10^-11 секунды) упасть на ядро! Для объяснения устойчивости атомов было предложена еще одна «квантовая» идея: излучение электрона в атоме может происходить только дискретными порциями. Развитие этой идеи позволило описать частоты линий спектра электромагнитных излучений веществ.

Корпускулярные свойства света проявились и в эффекте А. Комптона (1922 г.): оказалось, что свет может рассеиваться электронами, при этом и электрон, и свет ведут себя подобно абсолютно упругим шарикам. Итак, «сумасшедшая природа» придает свету свойства то волны, то частицы – в зависимости от условий его регистрации.

В 1924 г. Луи де Бройль предположил, что такие свойства характерны не только для света, но и вообще для всех объектов микромира. Если эта гипотеза верна, то движение частиц атома нельзя описывать в классических понятиях траектории (орбиты).

Поток электронов, проходящих через щель, регистрируется на экране. Частота попадания электронов в точку y экрана изображена в виде графика функции z(y), изображенного зеленым цветом. Помимо размытого максимума напротив щели имеются и более слабые максимумы, куда электроны не могут попасть, если предположить, что они являются частицами.

Эта идея прекрасно согласуется с опытом, в котором электроны, которые всегда считались «частицами», один за другим «выстреливались» в сторону диафрагмы в виде щели, за которой располагался экран. На экране фиксировались точки, в которые попадали электроны, прошедшие через щель. Если бы электроны были частицами, на экране была бы четкая область, в которую попадали бы частицы, движущиеся по прямой через щель. В реальности же электрон попадает в любую точку экрана, причем в одни области чаще, а в другие реже. Частота попаданий электронов в разные площадки экрана на рисунке показана кривой зеленого цвета. Форма этой кривой полностью совпадает с формой интенсивности волны (световой или волны на поверхности воды), проходящей через щель. Это заставляет отказаться от понятия частицы, движущейся по траектории: вместо нее в современной физике используется представление о некоторой «волне вероятности», которая и распространяется как будто «вместо» частицы, огибает щели экрана, а затем порождает фотон в том или ином месте в соответствии с математическими законами.

Но волна не имеет конкретной координаты, она размыта в некоторой области пространства. На смену представлениям о точечных частицах материи (локальность) приходит «нелокальность». Удивительно, что при регистрации координаты электрона на втором экране «нелокальность» электрона мгновенно сменяется четкой локальностью – электрон-волна мгновенно сворачивается в точку, фиксирующую след от электрона на втором экране. Это свойство получило название редукции волны при измерении.

Однако такая интерпретация редукции волны грозила нарушить свойство причинности. Мы привыкли, что каждое событие имеет свою причину: например, разбитая ваза на полу возникла потому, что ее откуда-то бросили или столкнули, причем сначала ее столкнули, а потом она разбилась. От момента действия причины (толчок вазы) до следствия (ее разбития) обязательно должно пройти какое-то время, затрачиваемое на преодоление пространства, разделяющего причину и следствие. Однако в квантовом мире все не так просто – в рассмотренном примере следствие наступает одновременно с причиной, как бы далеко одна от другой они ни находились. Действительно, в момент измерения все «части» электрона-волны, размытого в пространстве, мгновенно собираются в точку на экране в момент измерения его координаты.

Для демонстрации парадоксальности квантовой реальности А. Эйнштейн, Б. Подольский и Н. Розен придумали мыслительный эксперимент, в котором проверялось это свойство нелокальности квантового мира: описывались две частицы, разнесенные в разные концы Вселенной, и показывалось, что наблюдение одной из них в случае наличия нелокальности мгновенно скажется на состоянии другой. В 1964 г. Джон Белл предложил формулировку парадокса Эйнштейна – Подольского – Розена, допускающую непосредственную экспериментальную проверку. Эксперимент был поставлен в 1982 г., и он показал, что мир действительно таков, что в нем одна частица «чувствует» измерения, проведенные над второй. Приходится признать, что наш мир не есть набор локальных атомов-«кирпичиков», пусть даже и связанных последовательно между собой; он сам по себе – единое целое, и то, что происходит в одной его части, в тот же миг меняет его в целом.

Итак, сказанное выше приводит нас к мысли, что в основе наблюдаемой реальности лежит «невидимая» квантовая реальность, которая становится «видимой» в ходе взаимодействия наблюдаемой и наблюдающей частей рассматриваемой системы. Однако в реальных ситуациях эта система едина, ее разделение на «квантовую» и «классическую» весьма условно.

Одно из свойств квантовой реальности, кажущееся парадоксальным с позиций классической физики, связано с тем, что уточнение одной из характеристик объекта при взаимодействии квантового объекта с классическим прибором (то есть при измерении) сопровождается потерей точности в значении некоторых других. Так, например, уточнение координаты частицы в процессе ее взаимодействия с классическим прибором делает ее импульс (произведения массы на скорость) менее определенным; таким же свойством обладает время наблюдения системы и ее энергия и др. Такое странное с классической точки зрения положение сформулировано Н. Бором как принцип дополнительности. По-видимому, адекватное описание явлений микромира требует использования «разных языков», дополняющих друг друга.

Например, описание микрочастицы как точечного объекта отражает лишь часть его свойств, проявляющихся, например, при бомбардировке атомов. В других условиях (при прохождении через набор щелей) микрочастица проявляет свои волновые свойства. В результате возникает представление о квантовой частице как о некоторой скрытой реальности, ведущей себя по-разному в зависимости от способов взаимодействия с наблюдателем. По словам Нильса Бора, «…изолированные материальные частицы – это абстракции, свойства которых могут быть определены и зафиксированы только при их взаимодействии с другими системами». Наблюдения в этой ситуации становятся очень похожими на «тени на стене пещеры», описанные Платоном в диалоге «Государство». Этот миф другими словами пересказывают физики XX века. Так, например, Дэвид Бом считает: «…неделимое квантовое единство всей Вселенной является наиболее фундаментальной реальностью, а эти относительно независимые составные части – только лишь частные единичные формы внутри этого единства».

Итак, к настоящему времени установлен ряд поразительных пространственно-временных взаимосвязей, вытекающих из квантовой механики, которые противоречат классическому, интуитивному взгляду на мир. Это, в первую очередь, квантовая нелокальность, означающая, что области, разделенные пространственно, тем не менее связаны между собой квантовым единством; во-вторых, отсутствие абсолютной детерминированности в исходах экспериментов с квантовыми объектами – физика может лишь вычислить вероятности исходов. Внутренняя квантовая подоплека наблюдаемых экспериментальных фактов привела физиков к образному описанию физической реальности как ряби на поверхности океана, причины которой кроются в еще недоступной глубине.

Одна из загадок, оставшаяся еще со времен классической науки, состоит в том, что практически все законы физики допускают так называемое «обращение времени». Поясним это на примере механической системы, эволюционирующей во времени от прошлого в будущее. Если в какой-то момент поменять направление скоростей всех частиц механической системы на противоположное, то ее поведение будет в точности повторять движение исходной системы, но в обратном направлении. Этот эффект можно назвать изменением направления течения времени на обратное. То же самое можно сказать о системах с электромагнитным и гравитационным взаимодействием, а также о квантовых системах. Однако «в жизни» мы явно видим движение времени только в одном направлении: разбитая ваза никогда уже не станет целой, а старики – молодыми.

Первые законы физики с фиксированным (и необратимым!) направлением времени появляются в термодинамике, связаны они с именем Л. Больцмана, доказавшего, что в замкнутой системе все процессы идут так, что порядок сменяется хаосом.

Размышляя над этим эффектом и вспоминая, что одним из самых грандиозных «необратимых эффектов» является рождение Вселенной, Р. Пенроуз высказал предположение, что особые физические условия при возникновении Вселенной (высокоорганизованная среда в момент Большого взрыва или сразу после него) могли заставить двигаться время только в одном направлении, от прошлого к будущему.

Вопрос «откуда взялся наш мир?» всегда будоражил воображение людей. В традиционных цивилизациях ответ на этот вопрос содержался в мифах о сотворении мира, рассказывающих об изначальных временах. Характерной особенностью этих мифов является то, что, согласно им, мир творится в некоторой точке – центре мира, из которой начинает разворачиваться пространство; в момент создания начинается и течение времени. Совершенно неожиданно для многих ученых в начале XX века эти мифологические концепции получили естественнонаучные подтверждения.

В начале XX века были открыты объекты Вселенной – галактики, находящиеся гораздо дальше от нас, чем большинство видимых звезд. Измерение их скоростей, предложенное астрономом Э. Хабблом в 1928 г. по смещению спектральных линий их светового излучения, показало, что все они удаляются от Земли со скоростями, пропорциональными их расстоянию. Анализ этого факта и других, появившихся позже, позволяет сейчас говорить о том, что около 13,7 млрд лет назад Вселенная действительно родилась из точки или, точнее, из колоссально малой области пространства. С этого момента, по представлениям современной науки, и начало свой бег время и родилось пространство. Эта теория получила экспериментальные подтверждения (например, открытие предсказанного реликтового излучения), стала общепринятой и получила название теории Большого взрыва.

В конце XX века наблюдения астрофизиков привели к новым открытиям. Самым интригующим является то, что расширение Вселенной с некоторого момента вдруг стало происходить с ускорением. Теперь считается, что видимая масса во Вселенной составляет всего около 4 % всей массы-энергии Вселенной. Около 22 % составляет так называемая «темная материя», она ответственна за форму галактик и характер их движения, физическая природа ее пока не ясна. И, наконец, остальная часть массы-энергии Вселенной, около 74 % ее полной массы, нужна для объяснения ее ускоренного расширения. Она носит название «темной энергии».

В результате развития физики пространство, время и материя предстают перед нами в совершенно непривычном обличье: оказывается, что пространство и время сплетены между собой и различны для разных наблюдателей, движущихся с разными скоростями, а также зависят от наличия тяготеющих масс. Удаленность предметов в квантовом мире не является препятствием для их связи, поскольку сами квантовые объекты не локализованы, а предстают в виде волнового поля, квадрат амплитуды которого в каждой точке дает вероятность обнаружить этот объект в этой точке при наблюдении. Само пространство и время динамичны, они «родились» вместе со Вселенной, и с тех пор пространство «растягивается», так что к настоящему времени область наблюдаемой Вселенной составляет около 13 млрд световых лет. В современных теориях, пытающихся дать единое описание всей физической картины мира, пространство-время предстает в еще более экзотическом облике: есть теории, которые говорят об 11-мерном, 13-мерном пространстве и так далее. И нет уверенности, что наши представления о пространстве, времени и материи в будущем не изменятся коренным образом.

В современных теориях физические законы не обладает очевидностью, свойственной классическим представлениям, язык, на котором формулируются эти законы, сейчас больше напоминают символические сюжеты древних мифов, для раскрытия смысла которых надо отрешиться от «бытовой реальности». Понимание физических законов также требует непредвзятости, иначе можно утонуть в противоречиях между привычной очевидностью и не вписывающимися в нее экспериментальными данными.

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Вселенная как ответ

Человек есть, в сущности, вопрос, вопрос, который он задает самому себе и окружающей его Вселенной.

Вселенная – это совокупность всего, что есть в Природе, частью которой является и сам человек. Однако когда мы говорим о Вселенной вообще, мы упускаем из виду основную идею, о которой сегодня пойдет речь. Когда мы говорим о Вселенной, мы имеем в виду звезды, планеты, животных, небо и землю, воду и снег… и забываем, что за этим стоит подлинный смысл понятия «Вселенная». «Вселенная» – «Универсум» – означает «направленное к единой цели», и наш основной вопрос – куда идет Вселенная?

Это был, пожалуй, самый первый вопрос, который задало себе человечество. Все древние цивилизации в своих религиях, в метафизике и философии задавались им: куда идет Вселенная и для чего она существует? Однако новый, отчужденный, материалистический взгляд на мир, особенно характерный для посткартезианского периода, привел к тому, что человек стал задавать совсем другие вопросы и анализировать внешние характеристики Вселенной: ее размеры, форму, вес.

Человек утверждает, что знает Вселенную, потому что дал звездам имена, измерил расстояние между Землей и Луной, исследовал свойства химических элементов и характеристики физических сил. Однако хотя познания в определенных областях стали благодаря этой точечной форме изучения, несомненно, более углубленными, сами эти области постепенно отдаляются друг от друга и теряют связь между собой. Так, например, в минералогии изучаются различные породы и тектонические процессы, вызвавшие изменения поверхности земли, но о фундаментальном смысле материального мира в ней не говорится ничего.

Предположим, что мы берем в руки предмет и отпускаем его. Мы видим, что он падает и при этом ищет самое низкое положение, то есть всегда существует естественное притяжение между маленьким кусочком материи и большим объектом, на котором все мы находимся. Это материальное притяжение неисчерпаемо, оно не прекращается никогда.

Так что же мы можем почерпнуть из природы минералов? Упорство, твердость, стремление осуществить свое предназначение. Но кто из нас может сказать, что мы разделяем с камнями это стремление, что упорно ищем свое предназначение? Как правило, встречая препятствие, мы некоторое время боремся с ним, и если препятствие не отступает, отступаем мы. А вещи в природе, например камни, обладают упорством, чтобы быть сильнее времени, сильнее его испытаний и всегда искать свое предназначение.

Нашим детям в школе рассказывают о различных свойствах растений; так, например, они знают, каким образом в растениях создается хлорофилл. Но им ничего не говорят о том, что помимо фотосинтеза растения обладают еще способностью ждать и способностью расти. Маленькое зерно, скрытое под снегом в холодной земле, терпеливо ждет приближения весны. С ее приходом зерно прорастает в поисках воздуха и солнца, и это второй урок упорства – стремление вверх.

Или возьмем в качестве примера воду: вода всегда стремится к морю, потом испаряется, поднимается вверх, а затем конденсируется и снова повторяет свой цикл.

Все во Вселенной имеет свою цель, и с философской точки зрения нас интересует конечный смысл движения всего существующего.

Последние века развили новый подход к вопросу о предназначении Вселенной – подход отчужденный, который объясняется всеобщей привязанностью к материальному и господством психологии производства и потребления. И человек забыл о существовании простых, естественных вещей и разучился их понимать. Древние не спрашивали о том, каково расстояние между Землей и Луной, не пытались получить максимально точный ответ; скорее, они стремились понять значение Луны во Вселенной. Посредством древних наук, таких как астрология, они пытались объяснить явления природы и увидеть, каким образом эти феномены связаны с другим феноменом – человеком. Благодаря этому человек в древности ощущал, что его окружают разумные существа и что он сам – разумное существо.

Наша проблема сегодня состоит в том, что мы чувствуем себя как бы изолированными внутри Вселенной. Иными словами, мы настолько привыкли соприкасаться с искусственными основами, что потеряли способность искать смысл вещей и – что еще трагичнее – находить его в нашей собственной жизни. Живя от мгновения к мгновению, мы забыли теологический смысл жизни, забыли источник и цель нашего существования. Мы подчинены мгновению, тому, что преходяще; мы убеждены, что нас создал случай и что в любой момент мы можем исчезнуть. Эта подсознательная мысль ужасает нас и наносит непоправимый вред.

Но вместо того, чтобы попытаться понять природу, мы создаем поверхностные гипотезы и теории, которые, в сущности, не дают решений. На одном из занятий я рассказывал ученикам «Акрополя» о том, что окраску крыльев бабочек можно спутать с окраской цветов и листвы, чтобы их не нашли и не съели птицы. Случайно ли, что крылья сыча обтрепаны по краям, делая его ночной полет неслышным для кролика? Случайно ли, что уши грызунов расположены позади, чтобы регистрировать малейший звук преследования? А число цветов, из которых составляется белый цвет, – случайно? А распределение тонов в гамме?

Очевидно, что вся Вселенная устроена настолько целесообразно, что образует единство. Мы в «Акрополе» называем это пирамидальностью существования, благодаря которой все сущее, несмотря на большое разнообразие, стремится к одной-единственной цели и направляется одним и тем же разумом.

Не так давно, во время Второй мировой войны, пилоты поняли, что лучше всего выстраиваться в полете клином. Было установлено, что благодаря этому скорость полета эскадрильи возрастает. Но утки всегда летают большим клином; самый сильный селезень выходит вперед, на острие, и разрезает воздух, а тем, кто следует за ним, лететь легче.

Трудно представить себе, что все это случайность. Человеку понадобились века, чтобы понять это, и мы могли бы привести еще бесчисленное множество примеров того, как все в природе хорошо продумано. Назвать все это случайностью невозможно, и мы должны признать, что все спланировано Универсальным Разумом. Это не могло быть спланировано просто так, не будучи кем-то замыслено. И если мы принимаем это, то должны спросить себя: «Ради чего?» Может быть, все спланировано просто так? Если все организовано, то оно должно быть продумано. А если продумано, хорошо было бы попытаться найти ответ на вопрос, ради чего создана Вселенная, куда мы вместе с ней идем и откуда пришли.

Наши философские исследования в «Акрополе» дали нам возможность выявить некоторые принципы или законы, которые могут оказаться интересными. Назовем это «пирамидальностью Вселенной» и рассмотрим в основных чертах.

Разделим «пирамидальность» на семь основополагающих законов или принципов в соответствии с естественным подразделением всей Вселенной. Первый и, одновременно, высший принцип природы – это принцип ЕДИНСТВА. Все в природе устроено целесообразно и образует одно живое целое. Все, что существует, не мешает остальным, не уничтожает их, а дает возможность жить всем. Когда волк в степи преследует оленя, он охотится не на молодых и сильных, его добычей становятся старые и больные, которые могли бы заразить остальное стадо. То есть действие, кажущееся жестоким, разрушительным, на самом деле позволяет выжить виду как таковому.

Природа не знает сомнений, в ней нет противостояния, в ней все совершенно и все направлено к одной цели.

Второй принцип – принцип ПРОСВЕТЛЕНИЯ, просветления как физического, так и духовного. Истины, безусловно, существуют, но, чтобы сделать их видимыми, необходим интеллектуальный, духовный свет. Мы иногда утверждаем, что «нет правды на земле», что нигде нет опоры и нет подлинно реального, что нет ничего, к чему можно было бы стремиться, что мы совершенно одни… Но это не соответствует действительности – мы не одиноки, а просто пребываем во тьме, и нам необходимо снова открыть принцип просветления.

Принцип просветления влечет за собой третий принцип – принцип ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ. Все в природе различно, хотя мы и не всегда это замечаем. Не существует двух абсолютно одинаковых вещей. Даже песчинки под нашими ногами, если смотреть на них через лупу, будут чем-то отличаться друг от друга – каждая будет иметь свои особенности. Поэтому мы должны осторожно обращаться со словом «равенство». Мы можем быть равноценными, но не одинаковыми; похожими друг на друга, но не равными. Это не отделяет людей друг от друга, не унижает, а наоборот, обогащает – так же как в мозаике, состоящей из разноцветных камней, где оттенки могут быть похожими, но не одинаковыми. Концепция равенства – выдумка человека. В природе не существует равенства.

Четвертый принцип – принцип ОРГАНИЗАЦИИ. Все в мире определенным образом организовано. Когда мы видим дерево, мы видим толстый, крепкий ствол, который возвышается над землей и несет крону с ветвями, листьями и птичьими гнездами. Но мы не видим другой кроны, «антикроны» – она находится под землей и своими многочисленными ответвлениями придает всей структуре устойчивость и питает ее. Хотя там не гнездятся птицы, но живут черви и другие животные. Все организовано совершенно и продуманно, так, чтобы одно помогало другому. Ошибки, обычно совершаемые людьми, являются результатом недостаточной организации. Организация – это ни в коем случае не подавление одних другими. Организация – это помощь. Наши руки разные, и тем не менее, они организуются, чтобы взять что-нибудь; если бы они были с одной стороны, это создавало бы трудности. Надо осознать этот принцип организации: даже когда есть противостояние, он позволяет нам работать вместе и не терять при этом своей индивидуальности. И мы должны применять это в своей жизни, здесь и сейчас.

Теперь рассмотрим пятый принцип, принцип ПРИЧИННОСТИ. Все происходящее есть следствие происходившего, а все происходившее – причина происходящего. Все мы – результат чего-то и одновременно причина чего-то. Любая вещь во всех своих аспектах является результатом какой-то причины, даже когда речь идет о неодушевленной природе. Ничто не может быть только причиной или только следствием; причина и следствие взаимосвязаны. Из ночи возникает день, за днем снова следует ночь.

Шестой принцип – принцип ЖИЗНЕННОСТИ – говорит о том, что все в мире является живым, все без исключения. С середины XIX столетия стало принято говорить о живой и неживой природе. И сегодня, по инерции, мы склонны повторять это. Мы говорим, что нечто является живым, если оно движется, летает или растет. Однако уже с начала времен все живое было живым не только благодаря способности двигаться, но также благодаря способности оказывать сопротивление. Все находится в постоянном движении, даже если мы не можем видеть движущиеся атомы и молекулы, из которых состоит воздух или наше тело. Жизнь пронизывает всё, и эту жизненную силу на Востоке называют праной. Эта жизнь никогда не заканчивается. Следовательно, то, что мы называем мертвым, не является таковым, просто речь идет о смене формы и образа существования.

Мы добрались, наконец, до седьмого принципа, принципа ПЕРИОДИЧНОСТИ, который уже упоминали раньше. С детства мы замечаем, что в природе день сменяет ночь, лето – зиму, а кроме того, есть множество других явлений, находящихся в противостоянии и сменяющих друг друга. Несмотря на это мы не осознаем, что и сами включены в эту периодичность, до тех пор пока не прочитаем Платона, или пока нам об этом не расскажет кто-нибудь другой, или пока сами не придем к этому. Все эти циклы охватывают большой цикл – цикл человеческой жизни. Но почему мы должны останавливаться на этой констатации? Почему не принять, что человеческая жизнь есть не что иное, как один короткий день великой жизни, и что после физической жизни нас ожидает духовная жизнь, которая подобна сну, и что потом у нас будет другая телесная жизнь, за которой – другая духовная и т. д. Почему не принять, что закон циклов охватывает все и никогда не прекращает действовать, что все циклично, что звезды на небе движутся циклически, как и мельчайшие частицы внутри атома. Благодаря периодичности жизнь не прекращается и постоянно пульсирует.

Мы должны пытаться извлекать из природы все высшее, не подлежащее разрушению. Мы должны заботиться о более высоком, а не только о физическом. Насколько хорошо мы заботимся о своей душе? Насколько хорошо мы питаем свой разум? Мы должны заботиться о наших мечтах. Мы достигли такого уровня материальности, что переживаем, как бы не сломалась наша машина, не треснула ваза или не разбилась тарелка… А наши мечты, наши надежды, наши стремления? Что остается, когда разбиваются хрустальные птицы наших мечтаний? Осколки, которые ранят руки. И мы должны набраться храбрости, чтобы измельчить наши разбитые мечты и из этого хрустального порошка создать новых птиц.

Пора нам понять, что мы не должны ползти по земле, как черепахи или змеи, что нам надо научиться летать. Надо понять, что в истории бывают разные периоды, и сегодня, когда всех охватила тоска материализма и страх неудачи, пробил час орлов, пришло время людей, которые летят. Пришло время возвыситься, время создавать новое Человечество и лучшего Человека. Мы не сможем вылечить нынешнее человечество и современную культуру, пришивая заплаты. История не создается портными. Мы должны создать новую историю, историю возвышенную, вертикальную. Философия не является еще одним умозрительным построением. Быть философом не означает уйти в сторону, чтобы из своего угла наблюдать, как проходит жизнь. Философия не является дисциплиной грусти и беспомощности. Напротив, быть философом значит иметь сильную жизненную позицию, понимать суть вещей, уметь побеждать свои страхи, уметь побеждать смерть внутри себя, уметь проникнуть в самую суть себя самих. Потому что мы себя не знаем.

Иногда говорят, что человек после смерти уходит в невидимое. Однако сам человек всегда невидим, он всегда находится за своими делами, за своим телом, за своими поступками. Человек есть большой вопрос, великая загадка. А ответ на нее находится во Вселенной, в которой мы живем. Он написан на стенах истории и на стенах Вселенной, которая нас окружает. Мы просто должны научиться читать эти письмена. Это так естественно, так присущее человеку, это не противоречит никакой вере. Это просто значит вновь вернуться к природе.

Наследство, которое мы оставляем младшим поколениям, должно быть чистым: мы должны оставить им чистые помыслы, чистое, возвышенное понятие чести и подлинную, чистую веру. Мы должны вернуть их к абсолютным ценностям. У нас есть способность распознавать, но мы не пользуемся ею в сфере существенно важного. Кому нравится автомобиль, который ездит лишь от случая к случаю? Никому. И тем не менее в одних случаях мы принимаем хорошие идеи, а в других – плохие. Иногда мы применяем принципы, вспоминаем о честности, а иногда нет. Здесь мы должны обрести тот же здравый смысл, которым пользуемся в физической сфере. В области духовного мы должны снова обратиться к себе и к окружающему нас миру за абсолютными ценностями, которые легко понять и принять, с которыми легко жить, за ценностями, которые дадут нам возможность по-настоящему познать Вселенную.

Мы нуждаемся в новой науке, которая не будет служить искусственно созданным интересам и оправдывать насилие. Нам нужно новое искусство, которое даст нам возможность снова соединиться с Прекрасным, искусство, основанное не на тоске и беспокойстве, а на подлинном исследовании. Нам нужна новая политика, которая приведет людей к сосуществованию и благородству, а не к столкновениям и безответственному сожительству. И нам нужен новый мир, но этот Мир уже существует. Это все та же Вселенная. Это природа. Главное, что нам нужно сделать, – это сознательно и напряженно прожить тот исторический момент, который дан нам судьбой. Каждый должен стать словно бы ключом, который свободно входит в замок Вселенной и открывает ворота Истории, перенося нас в другое измерение, в тот мир, который ждет нас, мир, который, очевидно, должен быть не только новым, но и лучшим.

Хорхе Анхель Ливрага, основатель философской школы «Новый Акрополь»

Лекция, прочитанная в Мадриде в 1976 г.

Эта странная реальность. Философские уроки естествознания

Форма наших представлений о мире постоянно изменяется. Умозрительным античным моделям Вселенной пришла на смену средневековая идея о мире как неизменном божественном творении. Возрождение расширило границы мира, сделав человека песчинкой мироздания и одновременно великим, способным охватить разумом всю Вселенную. В Новое время родился метод познания природы, который до сих пор лежит в основе современной науки.

Успехи этого научного подхода, основанного на соединении опыта и логического вывода, были настолько впечатляющи, что породили иллюзию всемогущества человеческого разума. Наиболее яркое проявление самонадеянности человека видно в ответе П. Лапласа Наполеону – на вопрос императора, почему в его системе мира нет места Богу, он гордо заявил: «Я не нуждаюсь в этой гипотезе».

Однако открытия XX века показали, что ясность и отчетливость интерпретации опытных данных, основанные на логике и здравом смысле, не всегда могут быть достигнуты, если речь идет о таких явлениях природы, которые разыгрываются в масштабах, намного отличающихся от привычных для человека, – в мире явлений атомных или, наоборот, космических, охватывающих звезды, галактики и их скопления. Сейчас вновь на первый план выступают свойственные древней мудрости подходы, сформулированные еще в учениях Гераклита, Будды, Лао-цзы… Нынешняя эпоха развития знаний о природе и человеке имеет шансы стать временем возвращения к древней мудрости, временем, когда символический язык древних учений дополнится реальным содержанием научных исследований.

С точки зрения философии Нового времени основными инструментами познания являются разум и опыт. Роль их в научном познании признавали как рационалисты, так и эмпирики, разница была лишь в степени важности того или другого. Примирил эти крайние позиции Исаак Ньютон; его работы создали ощущение полной ясности законов Природы. Он дал новый метод, основанный на достоверных принципах, выводимых из опытов путем индукции, а не на гипотезах, которые кажутся правдоподобными или выдвигаются по аналогии с устройством других явлений и процессов. «Hypotheses non fingo» («Гипотез не измышляю») – эта фраза стала его девизом, научным кредо. И хотя сам Ньютон был автором гипотез: корпускулярной теории света, эфира, дальнодействия, – он считал их знанием второго плана, подчиненным природе явлений и в этом смысле «не вымышленным».

По словам американского физика Ричарда Фейнмана, классическая картина мира, созданная к началу XX века, рисовалась примерно так: есть трехмерная «сцена», называемая пространством, и все изменяется в среде, называемой временем. Элементы, выступающие на «сцене», – частицы (например, атомы); они обладают известными свойствами (например, инерцией: когда частица движется в какую-либо сторону, она делает это до тех пор, пока на нее не подействует сила). Сила – второй элемент; силы бывают двух сортов: взаимодействия (скрепляющая атомы в разных комбинациях) и силы, действующие на далеких расстояниях (например, тяготение). Закон, которым подчиняются силы и частицы, известен и довольно прост. Вопрос же о причинах такого поведения частиц и сил не задается – ответ на него неизвестен и находится вне сферы науки: она отвечает лишь на вопрос «как?», но не «почему?».

Но вот пришел век XX, и казавшееся столь прочным здание научного знания зашаталось и потребовало существенной перестройки.

В самом деле, классическая физика позволила единым образом объяснить движение тел на Земле и планет в космосе, тепловые явления, связала воедино магнетизм и электричество, навела порядок в оптике. Оставалось разобраться в законах излучения света: наблюдаемые эффекты никак не удавалось объяснить с классических позиций. Для спасения физики Макс Планк в 1900 году предположил, что электромагнитные волны (свет) излучаются порциями, он назвал их квантами. Так родилась одна из самых удивительных физических теорий – квантовая физика. Ее непривычность и странность превратилась в своего рода профессиональную легенду физиков: до сих пор остается актуальным высказывание Р. Фейнмана: «Квантовую механику нельзя понять, к ней можно только привыкнуть».

На начальном этапе реформ физика предстает этаким странным монстром: для создания моделей атома привлекалась ньютонова механика, но она всячески подправлялась не свойственными ей идеями квантования. Характерным примером такого полуклассического-полуквантового «кентавра» является планетарная модель простейшего атома водорода, предложенная Нильсом Бором. Она не могла, в частности, объяснить, как движется электрон при переходе с одной орбиты на другую, и не годилась для объяснения поведения более сложных атомов, даже атома гелия, отличающегося от водорода наличием двух электронов, движущихся вокруг ядра (атом водорода имеет только один электрон на орбите). Об исследованиях в области атомной физики Альберт Эйнштейн писал: «…все мои попытки объяснить эти новые явления были абсолютно безуспешны. Это напоминало ситуацию, когда почва уходит из-под ног, и не на что опереться».

Дальнейшие исследования показали, что даже движение частиц атома нельзя описывать в классических понятиях траектории (орбиты). Необходимость принципиально новой идеи стала ясна физикам. Но результирующая теория, соединившая непротиворечивым образом все наблюдаемые факты, была далеко не проста. Но что такое простота, как не приверженность привычке? Возможно, что и наши потомки с недоумением будут пожимать плечами, удивляясь нашему пристрастию к моделям классической науки.

Физическая картина мира состоит из нескольких частей. Во-первых, это экспериментальные данные. Во-вторых, математическая теория, которая формальным образом связывает условия и результаты наблюдения. И, наконец, третья часть – интерпретация, соединяющая эти эксперименты и теоретические построения в единую картину. Для квантовой картины мира эта интерпретация оказалась чрезвычайно непривычной. Может быть, с этим связано существование нескольких интерпретаций квантовой механики.

Наиболее принятой в научном мире является так называемая копенгагенская интерпретация, связанная с именами Н. Бора и В. Гейзенберга. В соответствии с ней физический мир делится на две части – наблюдаемую и наблюдающую. Наблюдаемая часть является «истинно квантовой», ее примером могут служить атом, электрон и т. п. Наблюдающая система состоит из экспериментального оборудования и из одного или нескольких людей-наблюдателей. Свойства квантовых объектов проявляются только через показания классических приборов – только их мы можем интерпретировать в привычных нашему разуму понятиях. Квантовая реальность принципиально отлична от классической: в микромире многие привычные нам представления оказываются неверными. Чтобы хоть как-то прояснить для себя свойства квантового мира, нам приходится принимать, что приписываемые квантовой реальности классические свойства ведут себя странно. Например, мы говорим: «Электрон до измерения не имеет никакого положения» – и представляем его в образе волны: волна протяженна, она не имеет определенной координаты. Однако, взаимодействуя с «классическим» экраном, электрон оставляет след в виде точки – мы склонны интерпретировать это как обретение им физической характеристики, координаты. Но что произойдет с самим электроном в результате этого «измерения», неизвестно.

Итак, все сказанное выше приводит нас к мысли, что в основе наблюдаемой реальности лежит «невидимая» квантовая реальность, которая становится «видимой» в ходе взаимодействия наблюдаемой и наблюдающей частей рассматриваемой системы. Однако в реальных ситуациях эта система едина, ее разделение на «квантовую» и «классическую» весьма условно.

Одно из свойств квантовой реальности, кажущееся парадоксальным с позиций классической физики, связано с тем, что уточнение одной из характеристик квантового объекта при взаимодействии его с классическим прибором, то есть при измерении, сопровождается потерей точности в значении некоторых других. Так, например, уточнение координаты частицы в процессе ее взаимодействия с классическим прибором делает ее импульс (произведение массы на скорость) менее определенным; таким же свойством обладает время наблюдения системы и ее энергия и др. Такое странное с классической точки зрения положение Бор сформулировал как принцип дополнительности. По-видимому, адекватное описание явлений микромира требует использования разных «языков», дополняющих друг друга. Так, описание микрочастицы как точечного объекта отражает лишь часть его свойств, проявляющихся, например, при бомбардировке атомов. В других условиях (например, при прохождении через набор щелей) микрочастица проявляет свои волновые свойства. В результате возникает представление о квантовой частице как о некоторой скрытой реальности, ведущей себя по-разному в зависимости от способов взаимодействия с наблюдателем. По словам Нильса Бора, «изолированные материальные частицы – это абстракции, свойства которых могут быть определены и зафиксированы только при их взаимодействии с другими системами». Наблюдения в этой ситуации становятся очень похожими на рассматривание «теней на стене пещеры», описанных Платоном в диалоге «Государство». Этот миф другими словами пересказывают физики XX века. Так, например, Дэвид Бом считает: «…неделимое квантовое единство всей Вселенной является наиболее фундаментальной реальностью, а эти относительно независимые составные части – только лишь частные единичные формы внутри этого единства».

Об этом же говорит и Дж. Уиллер, рассуждая о процессе наблюдения электрона как квантового объекта: «…в процессе измерения изменяется состояние самого электрона. После этого Вселенная никогда не станет такой, какой она была раньше. Чтобы описать то, что происходит, надо зачеркнуть слово „наблюдатель“ и написать слово „участник“».

Чем больше мы знаем об устройстве мира, тем больше у нас имеется возможностей его изменить. К XX веку эти возможности столь расширились, а вера человека в свое могущество столь укрепилась, что это привело к целому ряду серьезных проблем. Вмешательство человека в природные процессы оказалось столь значительным, что многие ученые говорят о необратимости вызванных этим вмешательством изменений. По мнению Фритьофа Капры, автора целого ряда научно-философских книг, посвященных фундаментальным вопросам бытия, проблемы экологии, демографии, экономики, политики и т. п. являются разными гранями единого кризиса – кризиса представлений: решение основных проблем нашего времени существует, однако для этого требуется радикальный сдвиг в наших представлениях, устремлениях, ценностях. Может ли в этом помочь наука?

Изучение квантовой реальности побудило физиков пересмотреть прежние знания. Титанические попытки свести к единой картине множество парадоксальных результатов привели к новому, более глубокому проникновению в природу материи и пониманию ее связи с человеческим сознанием.

Эстафету у физики переняли науки о живом. Целый ряд открытий в области генетики, молекулярной биологии, психологии и т. д. привел к необходимости рассмотрения понятия живого организма как сложной открытой системы, в которой единое целое превышает сумму своих составных частей – это свойство есть одно из проявлений нелинейности. Устойчивое существование сложных открытых нелинейных систем возможно в гармоническом равновесии между процессами разрушения и созидания. Подобные процессы формируют также и нашу планету, и общество. Подкрепленное математическими моделями нелинейной динамики, видение мира как целостности, пронизанной множеством взаимосвязей, породило в середине XX века новый подход, названный системным, или синергетическим, или холистическим – разные термины применяются различными научными школами, но по сути своей эти подходы идентичны. Изучение живых систем: организмов, частей организмов и сообществ организмов – и их связей с окружающей средой привело ученых к одному и тому же типу мышления, в основе которого лежат понятия связности, взаимоотношений и контекста.

Таким образом, революция в физике была началом более широкого процесса переосмысления мира и человека. Капра связывает его с образованием новой социальной парадигмы – холистической, или, более точно, экологической. Под социальной парадигмой он предлагает понимать «совокупность понятий, ценностей, представлений и практик, разделяемую сообществом и формирующую определенное видение реальности, на основе которой сообщество организует себя». Холистическая парадигма рассматривает исследуемую систему как определенное единое целое, экологическая включает и холистическую, однако добавляет к рассмотрению еще и развитие ее во времени и связь со всей природой, человеком и обществом. Такая парадигма рождает новые подходы, предлагая, например, в области мышления тенденцию к интуитивному вместо рационального, акцент на синтез, а не на анализ, целостное видение явления или объекта вместо попыток свести их к простому набору элементарных составных частей. Это рождает такие ценности, как кооперация и партнерство вместо конкуренции и господства, консервация и ограничение вместо экспансии.

Классические представления о мире как о здании, построенном из блоков (молекул), состоящих из более мелких элементов (атомов), которые, в свою очередь, состоят из еще более мелких и т. п., с какого-то масштаба становятся неадекватными. Действительно, эксперименты свидетельствуют, что «мелкие» электроны, движущиеся с большими скоростями, при столкновении могут «разбиваться» как на менее мелкие (по массе), так и на более крупные частицы! Однако этот эксперимент полностью соответствует другой «неклассической» ветви физики, рожденной в начале XX века, – теории относительности, согласно которой масса тела и энергия эквивалентны и могут рассматриваться как разные проявления единой реальности.

В классической физике время отделено от пространства, оно течет во всех точках одинаково и не зависит ни от способа его измерения, ни от окружения. Однако попытка ответить на детский вопрос: «А как будет выглядеть луч света с точки зрения человека, движущегося рядом с ним со скоростью света?» – привел Эйнштейна к полному пересмотру этих представлений. Основываясь на экспериментальном факте, что скорость света не зависит от движения источника света, и, постулировав ее постоянство для всех наблюдателей, он создал специальную теорию относительности, в которой возникло единое пространство-время, в котором и временные интервалы, и последовательность событий для разных наблюдателей могут выглядеть по-разному. Одним из следствий этой теории является то, что часы в самолете идут медленнее часов на земле, и это согласуется с экспериментом. Другим, не менее ошеломляющим, следствием является эквивалентность массы и энергии.

В общей теории относительности свойства пространства-времени оказываются связанными с распределением материи. Гравитация в ней проявляется как искривление времени и пространства: линии, по которым движется «тело, предоставленное самому себе», теперь не являются прямыми, как в классическом евклидовом пространстве.

В целом то, что стало происходить в физике начиная с XX века, очень напоминает дзэнский коан, предназначенный для того, чтобы заставить ученика мастера дзэн усомниться в истинности своих стереотипных представлений о мире и проникнуть в его суть, отвлечь свое внимание от наблюдений за игрой Майи – Великой иллюзии, скрывающей Истину.

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Порядок и хаос

Сегодня мы будем говорить о хаосе и о порядке. Во всем мире, во всех древних религиях и воззрениях существовало объяснение такого понятия, как хаос.

Например, в «Теогонии» Гесиода мы видим, что хаос породил всех богов, то есть из хаоса происходят все известные нам греческие божества – от громовержца Зевса до Гекатонхейров, имеющих много форм.

В Китае хаос изображали в виде круга или яйца, из которого возникает всё – возникает из пустоты этого круга, из окружности, точнее даже, из нефритового кольца, которое вы много раз видели в музеях.

В Древней Индии говорится о великих циклах хаоса – Пралайях либо Маха-Пралайях. В течение Маха-Пралайи спит жизнь, спит все, и, согласно древним книгам, не существует ни моря, ни земли, ни звездного неба. Более древние тибетские тексты, например созданная еще до Будды Книга Дзян, говорят о том же. Вначале не существовало ничего, все было в состоянии ожидания; две первопричины как своего рода первая пара зачинают всё: Пракрити, или Мулапракрити (первичная материя), и Пуруша (дух).

Мы встречаем хаос и в еврейской Каббале, где говорится об Адаме Кадмоне – не об Адаме и Еве, а о первом Адаме, об Адаме Кадмоне, первом, кто возникает из Хаоса; в Сефер Иецира также вначале рождается Кетер, Корона, как инициатор, причина всего проявленного – Малкута и Шекины.

В представлении жителей древнего Шумера, Вавилона и всех народов, населявших восточные горы и область между Тигром и Евфратом, хаос – это некий огромный предмет или большой диоритовый камень, который возник из черных, неведомых вод, и этим водам невозможно дать определение.

Вы знаете также, что в библейском Ветхом Завете, который христиане заимствовали у евреев, говорится, что вначале ничего не было, и Бог создал землю и небеса.

Даже народы доколумбовой Америки, для нас немного экзотические и малоизвестные, и в «Пополь-Вухе», и в «Чилам Баламе» также упоминают хаос как исток всех вещей; во всех дошедших до нас книгах и кодексах хаос описывается как противоположность космосу, то есть порядку, который должен возникнуть.

Вы также знаете, что, по Платону, хаос предшествует каждому проявлению. Вслед за ним приходят чистые, абстрактные и абсолютные архетипы, они постепенно, шаг за шагом опускаются в материю, пока не создадут Вселенную и человека. Эту идею повторят Плотин и Маркион в неоплатоническом учении о Макрокосме и микрокосме: Макрокосм, Вселенная, возникает из хаоса и дает начало микрокосму – малой жизни, или человеку, образу и отражению Вселенной.

Подобные воззрения бытовали даже у североамериканских алгонкинов: Маниту, бог молнии и неба, появился из темной беззвездной ночи или из пасти волка.

Понятие хаоса встречается и у народов Северной Европы. В германской мифологии и у скандинавов хаос – начало всех вещей. Они пытались придать ему какой-то образ, но трудно дать образ тому, что невообразимо, описать то, что не поддается описанию, и поэтому они называют его Гимнунгагап. Это нечто подобное огромной застывшей бездне, где все существует в потенциале, а не в реальности; это бездонная пропасть, полная смерзшейся пыли с глыбой льда в самом центре. Глыбу эту лижет существо, напоминающее корову, лижет до тех пор, пока не придаст облик первичным элементам, которые должны воплотиться.

Даже сегодня в английских деревнях рассказывают о Хампти Дампти – персонаже, голова которого, столкнувшись со стеной, разбивается на тысячу кусков, и из этих кусков потом рождаются гномы и многие другие сказочные существа. То же происходит с индусским божеством Падма-пани, чья белая голова рассыпается на множество цветов и оттенков, уравновешивающих вселенную.

Итак, мы видим, что все народы во все времена и по всей Земле задавали себе тот важнейший вопрос, который волнует сегодня и нас с вами: что такое хаос, что такое порядок, что мы можем узнать о них, насколько это важно для нас, как применить это в жизни?

Мы, дамы и господа, живем в особые времена. Почему? Дело не только в кризисе нашей системы, но и в том, что космически, то есть согласно астрологии, в 1950 году мы вступили в Эру Водолея. Водолей, вода, алкагест алхимиков, универсальный растворитель – это то, что несет с собой хаос. Я хотел бы пояснить, что эти астрологические связи не имеют ничего общего с заметками в газетах, где пишут: «Весам сегодня лучше не выходить из дома – может случиться беда. Дев ждет приятный сюрприз или удача в любви». Нет, совершенно ничего общего. Я говорю о древней астрологии, говорю совершенно серьезно и с научной точки зрения. Для вас ведь не новость, что тело человека, например, по большей части состоит из воды – из жидкостей, текучих веществ; в каком-то смысле физически мы являемся «нестабильным коллоидом», а все нестабильные коллоиды подвержены влиянию магнитных полей. Поскольку небесные тела – это огромные поляризованные магнитные массы, очевидно, что положение небесных тел может влиять на нас как физически, так и психически. Так же очевидно, что космические лучи, проникающие в нас в данный момент, – не все, потому что некоторые поглощаются при столкновении с разными объектами, – достигают не только каждого в отдельности, но и всех нас вместе. И мы наблюдаем своего рода постепенные изменения индивидуального сознания, а следовательно, и коллективного сознания человечества.

Их не так уж легко обнаружить. Так иногда бывает в жизни. Скажем, бреясь перед зеркалом, я вдруг всматриваюсь в отражение и восклицаю: «Кто этот пятидесятилетний толстяк?» И оказывается, что этот старый толстяк – я! Что же произошло? Да просто прошло время, и тот, кто считал себя молодым парнем, внезапно осознает, что уже отнюдь не юноша. Ребенок, которого мы не видели три-четыре года, предстает перед нами уже одетым по-взрослому, и мы восклицаем: «Как ты вырос! Ты уже совсем большой, настоящий мужчина!» Но вырос он просто потому, что прошло время. Все дело в том, что время течет так медленно, что мы этого почти не замечаем. Время течет так медленно, что мы можем уловить его движение только с помощью столь необходимой нам всем науки – Истории. Ведь если мы посмотрим на свои фотографии двадцатилетней давности, то увидим, что сейчас мы уже совсем другие. И точно так же, если мы, призвав на помощь историю, вернемся в мыслях и в сознании сквозь время и увидим, что происходило в Греции, Риме, в эпоху Средневековья и т. д., то мы поймем, как менялось человечество с течением времени. Речь идет не только о физическом изменении, но и о психологическом и духовном.

Итак, эра Водолея в самом разгаре, эра, в которой правит хаос. Иначе говоря, сегодня все в большей или меньшей степени пребывает в состоянии хаоса. Но прежде чем броситься рассуждать об этом, я хотел бы дать точное определение некоторым словам, иначе мы не поймем друг друга. Одна из особенностей этого более или менее хаотичного этапа в том и состоит, что слова могут употребляться в разном значении, в том числе и совершенно противоположном изначальному. Это кризис нашего языка, кризис нашей речи: мы очень часто не можем верно понять друг друга; даже разные поколения, говоря на одном языке, используют разные выражения и не приходят к взаимопониманию.

Во-первых, нужно отметить, что люди обычно связывают понятие хаоса со свободой и говорят: «Нет, не хотим мы порядка! Дайте нам такую свободу, чтобы каждый мог делать что хочет!» Но если «каждый делает что хочет», это еще не свобода. Поскольку никто из нас не Будда и не является абсолютно свободным, поскольку мы не в состоянии делать то, что хотим, приходится делать то, что мы можем, и то, что позволяют нам наши инстинкты, страхи и ограничения. И это истина. Истина, которую мы иногда отказываемся принять, но которую я должен до вас донести, ведь я как философ обязан говорить правду. Как вы, так и я, мы не свободны, поскольку не освободили себя от огромного количества ограничений, которые, думается, не обязательно перечислять, но с которыми мы не можем быть свободными. Мы готовы принять всерьез того, кто сказал: «Остановите Землю, я хочу сойти!» Но это бессмысленно: мы можем хоть тысячу раз ударить по Земле, но она не остановится и мы не сможем «сойти». И мы не только не можем выйти за пределы планеты Земля, иногда мы не можем выйти за рамки семейных проблем, политических традиций, экономической ситуации, не можем, например, изменить свой пол и возраст. У каждого из нас есть свои ограничения – кто-то что-то понимает лучше, кто-то хуже, одни воспринимают так, другие иначе. Кто-то пожалеет бездомную собачку и возьмет ее на руки, а кто-то, пожалуй, даст ей пинка. Это зависит от нашей внутренней реакции, от доброты сердца или от того, с чем у нас связан образ собаки.

Тогда первое, что мы должны сделать, – перестать отождествлять хаос со свободой. Свобода – не в хаосе, свобода именно в порядке. Конечно, вы знаете, чем графит – стержень карандаша – отличается от алмаза. Оба состоят из углерода, оба совершенно одинаковы, но у графита молекулы располагаются абсолютно хаотически, другими словами, не имеют ритма, и потому не пропускают свет. Благодаря этому графитом вы можете писать: графит легко ломается, и, если вы проведете им по бумаге, на ней останутся его частички. Однако прочертите по бумаге алмазом, и вы увидите, что он ее разрежет. Потому что алмаз обладает порядком, системой, его молекулы построены так, что сквозь них проходит свет и сила, его молекулы собраны вместе очень крепко, и насколько в структуре алмаза царит порядок, настолько же в структуре графита главенствует хаос.

С другой стороны, все, что связано с порядком, сегодня отождествляется исключительно с транснациональными компаниями либо с военными структурами. Но давайте спросим себя: почему они столь собранны? Может, среди вас и есть руководители крупных предприятий или военные, но для остальных я заявляю, что предприниматели и военные так любят порядок, поскольку хотят выйти на рынок со своей продукцией или выиграть сражение. Они знают, что неорганизованный человек не продаст свой товар и не выиграет войну. И еще: кого зовут на помощь во время крупной катастрофы, большого лесного пожара, если альпинисты затерялись в горах или когда судно потерпело крушение? Военных. Зовут не хиппи, а военных. Почему? Потому что они имеют подготовку и могут реально помочь. Итак, мы должны понять, что в этом смысле порядок позволяет создать целую теорию жизни: поддерживая порядок, человек не теряет своей свободы, а, наоборот, обретает ее.

В наше время многие восхваляют беспорядок, анархию – все то, что разрушает и разделяет. Но если мы и вправду решили вернуться к природе, если отдаем себе отчет в кризисе нашей системы, давайте, дорогие друзья, зададим себе простейшие вопросы. Допустим, что все мы признаем право человека на забастовку. Прекрасно. Я знаю, что право на забастовку – очень спорный вопрос, поэтому сегодня мы его не будем разбирать. Конечно, забастовка имеет определенные основания: социальная несправедливость, рост цен, давление разных слоев общества и т. д., но давайте сейчас спокойно спросим себя: позволили бы мы своему сердцу в это мгновение объявить забастовку? Нет. Почему? Потому что забастовка сердца называется остановкой сердцебиения и означает смерть. Дали бы мы право нашим легким отказаться от выполнения своих функций? Нет, потому что это означает прекращение дыхания. А понравилась бы молодежи длительная сексуальная забастовка? Конечно же нет.

Мы все дорожим тем, что имеем от природы, и не хотим это портить. Мы хотим, чтобы брови были у нас над глазами, а не под ними, чтобы зубы были во рту, а пальцы – на руке. Что я могу сделать пальцами, растущими на затылке? Разве что почесать голову. То есть нам нужно, чтобы все было на своем месте. Все мое тело, тело каждого из вас, тело любого человека – лучший пример воплощения порядка и гармоничной системы. Тот, кто создал тело, очень разумен (правда, некоторые говорят, что оно возникло само, – гениальное утверждение!). У нас не просто есть артерии, вены, нервы – наши артериальная, венозная и нервная системы столь искусно переплетены, что порой, чтобы пройти сквозь кость, они используют одно и то же отверстие в костной ткани. То же делает и хороший хирург. Думаете, хороший хирург приходит к больному и говорит: «Ну-с, толстячок, с чего же мы начнем операцию?» Нет, хороший хирург знает – потому он и проводит операцию, – где сделать первый надрез, чтобы добраться до больного места, до опухоли, до поврежденного органа. После операции он зашьет разрез, «починит», чтобы вернуть больного в первоначальное состояние.

Если эти простые принципы, которые мы применяем в повседневной жизни и которые использует врач в медицинской практике (ведь вопрос жизни волнует всех), мы бы применили ко всему, то поняли, сколь важно преодолеть наш этап хаоса и достигнуть порядка. Друзья мои, порядок – это не есть нечто суровое, жесткое, застывшее. Часто, говоря о порядке, мы тут же представляем себе человека с кнутом, обычно в форме, и несчастных, что покорно бредут рядом с ним. Нет, это не есть порядок. Вы видели, как летят птицы? Как летят дрофы, гуси, другие большие птицы – беспорядочно или организованно? Несомненно, организованно. И если бы маленькие частицы снега не собирались вместе, они бы не смогли упасть на землю. Порядок есть и у гор, и у рек. В природе все уравновешено, что лишний раз доказывает нам важность этой системы порядка, порядка глубинного, основополагающего, а не из страшных историй про людей в форме. Нет, порядок состоит не в том, чтобы носить сапоги или носить туфли. Это нечто гораздо более глубокое. Человек по сути своей физически упорядочен, психологически он еще должен стать таковым, а духовно он являет собой архетип, искру того порядка, который царит в природе.

Сейчас, в эру Водолея, когда преобладают силы воды, растворяющие и рассеивающие, стоит задуматься о том, как быть организованным. Как достичь порядка? Как применить то, о чем мы только что говорили? Независимо от того, нравятся вам эти идеи или нет, можно ли их применить на практике? Да, можно. Просто-напросто дело в том, что царящее сегодня разобщение, отчужденность и всеобщий хаос сильно затрудняют их применение.

Как правило, мы очень неорганизованны, предпочитаем беспорядок, и даже связь между нашим разумом и телом недостаточно сильна. Иногда мы делаем что-то физически, например жарим яичницу, и в то же время думаем о статье, которую должны написать, о поэзии, о чем угодно. А позже, когда садимся писать статью, нас преследует образ яичницы. Мы должны преодолеть эту внутреннюю раздвоенность. Я сейчас говорю с вами, но мог бы, например, сесть и начать играть в шахматы. Конечно, это было бы просто глупостью с моей стороны, да и означало бы неуважение ко всем, кто нашел время прийти послушать меня сегодня. Во-первых, я бы проиграл партию, ведь я не могу одновременно играть и говорить, во-вторых, вы бы тоже ничего не поняли, потому что я бы постоянно рассчитывал ходы и размышлял о том, пойти слоном или пешкой. Иными словами, нельзя одновременно делать несколько дел. Более тысячи лет назад Мухаммед сказал: «Невозможно взобраться сразу на двух верблюдов».

Порядка нет и в том, как мы питаемся: чаще всего мы не садимся за стол, а перекусываем на ходу, чтобы не терять драгоценное время. Система «быстрого питания» в виде разделения на повседневное и праздничное меню прочно вошла в наш быт: обычно мы едим чуть ли не стоя, а когда к нам приходят гости, мы готовим лишь чтобы вместе посидеть за столом. Нам кажется, что сидеть за столом – привилегия этрусских принцев. Мы даже не замечаем, как постепенно во всем себя ограничиваем. Вы слышали про музыкальные салоны в домах XIX века? Да, в то время музыкальный салон с роялем был самым обыкновенным явлением. А что же сегодня? Увы, сегодня мы слушаем радио, магнитофон, записи в чужом исполнении, но разучились делать что-либо сами. Мы не можем сесть за пианино и сыграть или спеть для наших друзей. Нам остается лишь слушать песни, спетые кем-то другим, и в нашем хаосе это превращается в самое настоящее рабство. То же относится не только к питанию, но и ко многому другому.

Согласитесь, совершенно абсурдная форма «социального давления» – забастовка железнодорожников. Скажите, пожалуйста, кто от них страдает? Миллионеры, которые могут арендовать самолет, состоятельные люди, имеющие машину, или бедняки, которые могут ездить только на поезде? Ответ очевиден. Конечно, многое сегодня вышло из моды, многое ушло в прошлое, о многом мы совсем не знаем, и в условиях хаоса миримся с такими методами, а иногда даже поддерживаем их, вместо того чтобы преодолевать.

Как преодолевать? Индивидуально – начиная с того, чтобы познавать себя, учиться различать, где начинается и где заканчивается моя физическая, психическая, эмоциональная и ментальная часть. Где я, кто я? Что я могу? Какие способности уже развиты, а какие еще не проявлены? Могу ли я играть на пианино, могу ли писать картины, ваять статуи или умею просто-напросто читать, ходить, играть в футбол, – на что же я все-таки годен? На что способен психологически? Могу ли поддержать беседу? Могу ли не отвечать животной грубостью на оскорбления? Способен ли я на настоящие, искренние чувства, могу ли не лицемерить? Могу ли постигать разумом чистые и возвышенные идеи, ведь мой разум не всегда идет на всевозможные уловки ради собственной выгоды? Такое самопознание позволяет нам быть по-настоящему свободными. И если мы познаем себя, вместе мы создадим более справедливое общество, где будет меньше войн и насилия. Много раз с этой маленькой философской трибуны в «Новом Акрополе» звучало: человечество от бед спасут не заумные формулы и теории, не модели вероятного будущего; оно преодолеет все трудности и пойдет дальше только благодаря своим силам и реальным действиям. И только так. Мы не сделаем мир лучше лозунгами на стенах. Сначала мы должны стать лучше сами и попытаться заразить своим примером родственников, друзей, сотрудников, однокурсников, а значит, совершить настоящее открытие, вновь встретившись со своим Я, вновь открыв внутреннюю, духовную силу человека, потому что эту силу невозможно сковать.

Можно сковать руки и ноги человека, но не душу, не дух. Душа, дух, воображение, фантазия выше любой темницы, любых цепей, ограничений, болезней, выше возраста и расстояний. Мы должны развивать внутреннюю силу, которая позволит нам вновь жить в согласии с природой, ведь нам необходимо вернуться к природе, но не методами современных экологических организаций – запрещая турпоходы и срывая флаги; нет, это не значит вернуться к природе, это значит вернуться в каменный век.

Вернуться к природе – значит вновь начать жить естественно, осмелиться жить естественно. Если вы пишете картину, рисуйте то, что чувствуете сердцем, не спрашивайте себя, выйдет ли она в стиле кубизма или пуантилизма, – пусть появится то, что действительно есть в вас, или то, что вы видите вокруг. Если вам надо выразить мнение о политике, не ограничивайтесь тем, что вы уже слышали от других, попробуйте понять, что же такое «политика» (от слова «полис», «город», то есть управление населением) и за что политик должен получать зарплату – ведь не за то, что он несет всякий вздор, а потому, что служит народу. Давайте определимся, как мы должны воспитывать своих детей, ведь, если я не ошибаюсь, все еще идет спор о том, обязательно ли образование, можно ли детей допускать к порнографии, позволять им капризничать и грубить родителям или преподавателям. И об этом мы спорим? Неужели мы пали так низко, что еще сомневаемся, стоит ли получать образование, можно ли грубить старшим или тем, кто нас учит?

Мы никоим образом не должны допускать такого, мы категорически против, наш дух восстает, вспыхивает, подобно факелу, и взывает к нам: «Нет, так не должно быть, пусть даже в эру Водолея, пусть окружат нас хоть все воды мира!» Говорят, однажды уже был потоп, и создан был Ноев ковчег, на котором спаслись звери и птицы. Разве мы сами не хотим спастись от этих вод, разве откажемся от своего мнения, основанного на высшей силе, на высшем порядке – природном, естественном, а не навязанном кем-то? Согласно этому порядку, амебы живут в воде, человек стоит на ногах, а не на голове, а звезды вращаются в небе по крошечной спирали – крошечной для нас, но на самом деле огромнейшей. Благодаря этой силе растут деревья, день сменяется ночью, лето – зимой; это волшебная сила, сотворившая женщин и мужчин, – так родилась любовь, так рождаются дети, так появляются дома, новые вещи, так создается все, что мы любим и что должны пронести сквозь эпоху распада, сквозь эру Водолея.

И мы как философы заявляем, что необходимо победить этот хаос новым порядком, порядком, который создаст нового человека, – вот что нам необходимо, и это не символ и не абстракция. Одних символов мало, символы лишь улавливают идеи, но нужен человек, чтобы их оживить, провозгласить, записать, воплотить в камне и жить ими изо дня в день. Другими словами, мы должны жить в гармонии с природой, а не противостоять ей, мы должны быть продолжением наших предков и образцом человека будущего. И пусть те, кто читает лекции, будут иметь учеников, а не просто студентов, способных при случае закидать преподавателя помидорами. Молодежь пусть помнит, что когда-нибудь состарится и будет нуждаться в молодых слушателях; старики пусть помнят: молодость – вопрос не только эпителиальных клеток, но внутреннего мира, сердца. Это Золотая Афродита греков, олицетворявшая силу духа, юности, силу, о которой мы говорим в этом зале и свободно избираем: силу человека и веру в Бога. Почему, дорогие друзья, мы сегодня стыдимся говорить, что верим в Бога, но не стыдимся произносить всякие глупости? Сегодня люди стесняются написать на стене: «Я верю в Бога», но без зазрения совести пишут на дверях институтов: «Ты дурак!» Мир немножко сошел с ума, и понятно, что безумных нельзя ни наказывать, ни бояться – их надо лечить.

Поэтому все мы должны уподобиться Асклепию – богу медицины, врачевателю душ (это и есть философ!). Каждый на своем месте, в кругу друзей или среди чужих, среди мужчин, женщин, детей или стариков может стать маяком, нерушимой опорой посреди бури и вод. Мне бы хотелось, чтобы вы запомнили эти слова, полные надежды и внутренней силы. Я призываю каждого: преодолевайте себя, выдерживайте все возможные и невозможные испытания, храните гармонию вашей чистой души, чтобы победить темные силы хаоса.

Хорхе Анхель Ливрага, основатель философской школы «Новый Акрополь»

Жизнь Вселенной: бесконечное творение. Взгляды науки и мифологии

Вечное таинство рождения и умирания… На наших глазах появляются новые побеги трав и деревьев, рождаются животные, люди. История хранит память о появлении и исчезновении городов, государств и цивилизаций. Возникают и разрушаются горы, создаются и ветшают величественные храмы, скульптуры, картины, фрески. Рождается, развивается и стареет Вселенная… Что было до рождения и что остается после смерти, что заставляет рождаться из небытия новые структуры, организмы, каковы причины и механизмы развития мира?

В том или ином смысле ответы на эти вечные вопросы пытаются найти и религия, и искусство, и наука. Первая обращается для этого к вере, априорному, иррациональному знанию, второе – к эмоциональному переживанию моментов рождения и умирания, третья – к наблюдениям, разуму и логике. XX век с его высокоразвитым рационализмом на первое место по привычке ставит научный метод познания и с некоторым пренебрежением относится к иным способам изучения мира. Однако если мы непредвзято посмотрим на достижения столь быстро продвигающейся вперед науки и на знания древних, дошедшие до нас в символах легенд и мифов, то обнаружим много сходного в понимании и описании законов развития природы.

В каждой культуре есть свои мифы о сотворении; они говорят, что мир не существует вечно, он имеет начало и конец. Начало это происходит в некоторой точке пространства – в средине, сердце мира, и в некоторый момент времени – в начале мира. Кроме утверждения о существовании начала и центра мира, общего для всех мифов о творении, мы находим и общие законы разворачивания космоса из некой начальной точки. Оно происходит путем дробления исходно неразличимой, неструктурированной первоматерии, обретения ею новых форм, несущих в себе энергию и частицу Творца, появления все более сложных структур. Сначала небеса отделяются от земной тверди, начинает идти время, затем возникают Солнце, звезды и другие светила, на земле воздвигаются горы, появляются реки и моря, создаются растения, животные, люди. Очевидна цикличность процессов созидания, повторение его этапов – каждый раз усложнение мира, появление новой его структуры происходит на новом уровне, но тем не менее подобно тому, как это было в самом начале. Акт творения не единичен, это непрекращающийся самоподобный процесс.

Долгое время представление о рождении Вселенной и ее развитии существовало только в форме поэтических мифов, но уже во времена античности появляются первые ростки науки, первые попытки постижения таинства природы изменений с помощью рассуждений, построения моделей, путем умозаключений и сравнения выводов с экспериментом. От первых школ натуральной философии до современных представлений о Вселенной пройден долгий путь, но сейчас, на рубеже тысячелетий, мы с удивлением обнаруживаем, что символический язык мифов и точный язык науки повествуют о почти тождественных вещах, что наши предки, на которых мы привыкли смотреть несколько свысока, чьи взгляды на природу нам кажутся порой наивными, обладали истинной мудростью, позволявшей им ощущать Вселенную как свой дом, в котором правят естественные законы, проявляющиеся и в великом, и в малом. Тонкая интуиция человека, живущего заодно с природой, позволила им увидеть, распознать эти законы в окружающем мире, а язык символов – облечь свои знания в форму, пережившую века.

Не задерживаясь долго на бурной истории научных взглядов, перейдем к современным космогоническим представлениям. Их основу составляют общая теория относительности, и внегалактическая астрономия, возникшие в начале XX века, а также достижения последних десятилетий в области астрофизики и физики микромира.

Современная релятивистская теория тяготения была опубликована в 1916 году А. Эйнштейном. Результатом его исследований стало несколько возможных сценариев эволюции Вселенной, но после открытия американским астрономом Хабблом в 20-х годах так называемого красного смещения в спектре достаточно удаленных от нас звезд и галактик стало ясно, что наша Вселенная расширяется. Если предположить, что во всей Вселенной во все времена законы действовали так, как они проявляют себя в видимой нам ее части, то можно утверждать, что несколько миллиардов лет назад размеры Вселенной были мало сказать невелики – много меньше размеров атомного ядра! Современная теория микромира раскрывает механизмы рождения Вселенной на таких малых масштабах пространства и времени, представить которые нам чрезвычайно трудно, однако подробности превращений предсказываются во всех деталях.

Согласно этому сценарию, Вселенная возникла примерно 17 миллиардов лет назад практически из одной точки. В первые моменты плотность вещества была колоссальна, ее величина в граммах на кубический сантиметр выражалась не менее чем 94-значным числом (!) – ведь в таком малом объеме были заключены все тела, существующие и сейчас. Так как в самом начале размер Вселенной был меньше атомного ядра, то ни о каких составных частях, как-то отличающихся одна от другой, говорить в эти моменты просто не приходится. Это та самая мифическая неструктурированная и неразделенная субстанция, наделенная способностью самоорганизации, творческой силой. С течением времени из этого первовещества – мечты античных философов и древних алхимиков – начинают выделяться электроны, протоны, образуются нейтроны, а затем и ядра простейших химических элементов – водорода и гелия. Полностью симметричный изначальный хаос теряет свою симметрию – возникает структура, мир обретает формы. Начиная с времени порядка 0,01 секунды от начала мира рождаются и фотоны – появляется свет. Ядра гелия и водорода – химических элементов, из которых потом появятся звезды, – возникают примерно через три минуты после рождения мира (более тяжелые элементы возникнут гораздо позже в недрах звезд, в результате термоядерных реакций).

Скорость превращений постепенно уменьшается – взрывной характер эволюции сменяется периодом более спокойного развития. Примерно через миллион лет после начала мира наступает время, когда формируются атомы и Вселенная становится прозрачной, то есть достаточно разреженной для того, чтобы испущенные световые частицы – фотоны – перестали поглощаться. Остатки этих фотонов образуют так называемое реликтовое излучение, блуждающее по Вселенной до наших дней, несущее информацию о глубинных процессах образования вещества, о самых первых его этапах. Открытое в 60-х годах нашего столетия, реликтовое излучение являет собой блестящее подтверждение теории, родившейся «на кончике пера».

В дальнейшем из облака легчайшего газа – смеси водорода и гелия – путем его уплотнения, увеличения концентрации, сопровождающегося разогревом, рождаются звезды, причем так же, как и рождение Вселенной, возгорание звезды происходит резко, взрывообразно. Первоначальный состав звезд с течением времени усложняется, структурируется. Элементы, рожденные во время «Большого взрыва», обладают способностью к самоорганизации, то есть к образованию все более сложных и разнообразных структур, – подобно формам, извергнутым мифическим Творцом (Атумом или Хепри в Древнем Египте), они несут в себе заряд творческой активности.

Действительно, ядра гелия и водорода под действием гравитационного сжатия и разогрева вступают в реакции синтеза, в которых благодаря слиянию этих простейших ядер возникают ядра все более и более сложных химических элементов – лития, азота, углерода и других, более тяжелых. При слиянии легких ядер выделяется колоссальное количество энергии, которое может привести к новому взрыву – менее масштабному, чем тот, что дал начало Вселенной, но схожему с ним по сути: звезда «умирает», но, подобно древнекитайскому Паньгу, дает начало новым структурам – межзвездному веществу, содержащему тяжелые элементы, из которого позже образуются планеты.

Так в современных взглядах на возникновение и эволюцию Вселенной можно увидеть основные черты мифов. Мир в начале времен недифференцирован, однороден, но с течением времени проявляется его структура: возникает пространство, начинается бег времени, далее выделяются первопринципы – взаимодействия, упорядочивающие мир: гравитационное, ядерное, электромагнитное, так называемое слабое. Затем рождается свет – фотоны, светила, планеты и т. д. Рожденная в первые мгновения материя обладает «божественной искрой» – свойством самоорганизации, способностью к усложнению форм.

Процесс образования планет идет по сценарию, похожему на синтез звезд. Так же уплотняется облако пыли, оставшееся после взрыва звезды, так же идут в нем процессы трансформации вещества. И хотя механизм изменений здесь другой, чем в звездах, – в результате эволюции планет также образуется вещество как очень простой, так и чрезвычайно сложной структуры. Ядро Земли, например, состоит в основном из двух элементов – железа и никеля, в мантии число минеральных видов – порядка десяти, в гранитном и осадочном слоях их уже около четырех тысяч.

История развития минералов также имеет свои скачки. Один из них знаменуется возникновением на поверхности литосферы Земли особого класса силикатных минералов – цеолитов, которые имеют наиболее сложную структуру, приближающуюся к органическим полимерам. Эта революция в мире минералов совпадает по времени с возникновением первых форм жизни.

Возникновение жизни – еще один «взрыв», не столь «шумный» по своим внешним проявлениям, как рождение Вселенной или взрыв сверхновой, но не менее значительный по тем качественным изменениям, которые он повлек за собой. Появление жизни это, по сути, очередной скачок в изменении структуры Вселенной, нарушение ее симметрии, проявляющееся, в частности, в переходе от смешанных (рацемичных) наборов аминокислот и сахаров к чистым (хиральным). Как и прежние структурные изменения Вселенной, это произошло также достаточно резко, по космическим временным масштабам – «мгновенно», почти одновременно по всей поверхности Земли примерно четыре миллиарда лет назад.

Следующий этап – возникновение разума. От простейших нервных клеток через линейные цепочки, образующие нервные волокна, объемные узлы, до мозга человека, до информационного банка Земли, включающего в себя, помимо знаний индивидуумов, и содержание библиотек, архивов, банков знаний, и глобальную информационную сеть – радио, телевидение, Интернет… Неустанно трудятся творцы, преодолевая сопротивление инертной материи, подчиняющейся второму началу термодинамики, которое гласит: «Все меняется от порядка к беспорядку».

Что же будет дальше? Современная космология предполагает несколько вариантов развития: если средняя плотность вещества в настоящий момент не превосходит некоторого критического значения, расширение Вселенной будет идти бесконечно. Если же критическое значение превышено, то расширение сменится сжатием и все вернется в исходное состояние – в точку, к недифференцированному первовеществу. При плотности, равной критической, рост Вселенной постепенно замедлится и ее размер стабилизируется. Современные данные не позволяют ответить на вопрос о нашем далеком будущем, но если предположить существование невидимой, так называемой «скрытой массы» Вселенной, чему имеется множество косвенных свидетельств, то мифологический сценарий конца света становится научным фактом.

Процесс творчества Вселенной продолжается. Акты творения – «маленькие Большие взрывы» – зажигают звезды, производят на планетах революционные изменения, в результате которых рождаются живые существа, человек, разум…

Что нас ждет дальше?

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Современные представления о ранней Вселенной

98 лет тому назад, в начале XX века, в работах А. Эйнштейна по теории относительности пространство и время начинают собираться в некоторый универсальный комплекс. Этот комплекс, называемый интервалом, сохраняется при различных физических преобразованиях, при переходах от движущихся систем отсчета к неподвижным. Работы Эйнштейна привели нас к пониманию того, что пространство и время нельзя отделять одно от другого, в каком-то смысле это единая сущность. Но в то же время нельзя отождествлять время и пространство. Это все-таки разные физические понятия. И сейчас наши представления о пространстве и времени оказались уже существенно измененными в той эволюции знаний, которая прошла с конца XIX – начала XX века.

Если говорить о Вселенной, то даже во времена Эйнштейна казалось, что звезды и галактики на небе неподвижны. В 20-х годах XX века в библиотеке американского Конгресса прошла дискуссия о галактиках. Ее участники поделились на две группы: одни считали, что это газовые образования, а другие говорили, что галактики состоят из многих звезд, таких же, как и звезды, которые мы видим, но они отстоят от нас очень и очень далеко. И только благодаря развитию методов спектрального анализа, когда стали изучать свойства света от звезд и галактик, стало ясно, что все-таки по спектральным своим характеристикам галактики такие же, как звезды, а значит, они являются большим скоплением звезд.

В 1915 году А. Эйнштейн сформулировал теорию гравитации, самой неуловимой силы, которую, оказывается, труднее всего описать. В основу своей теории он положил очень элегантную идею: он ввел в физику геометрическое представление о гравитации, которое выдержало проверку временем. Прошло уже 85 лет, но мы считаем, что это одно из наиболее адекватных ее описаний. Хотя в уравнениях Эйнштейна пространство и было связано со временем, но при описании Вселенной это было некое статическое образование, которое никуда не исчезало, не сжималось, не расширялось. Единственное, что ввел Эйнштейн по сравнению с Ньютоном, это то, что пространство совсем не обязано быть евклидовым, то есть плоским, таким, к какому мы привыкли в повседневной жизни.

Возможность существования другой геометрии доказали математики XIX века. Например, в этой аудитории есть три измерения: координаты, связанные с длиной, с шириной и с высотой, это наше трехмерное пространство. Если мы начнем чертить здесь геометрические фигуры, например нарисуем треугольник на плоскости и измерим сумму его углов, то она окажется равной 180° – это хорошо известный факт из школьной геометрии. Однако тоже хорошо известно еще из школы, что нельзя из плоского листочка сделать сферу, и наоборот, из сферы невозможно сделать плоский листочек (говоря научным языком, топология сферы отлична от топологии плоскости). Геометрия пространства на сфере обладает той особенностью, что сумма углов треугольника всегда больше 180°. Действительно, если мы возьмем треугольник с двумя сторонами, идущими по меридианам, и подсчитаем сумму его углов, то можем получить любое число, но всегда больше, чем 180°. Это пример пространства положительной постоянной кривизны. А в XIX веке, еще до Лобачевского, Ф. Бойяи, очень талантливый венгерский математик, написал Гауссу письмо, в котором говорил, что существует пространство с постоянной отрицательной кривизной. Такое пространство вообразить достаточно сложно, его образом является поверхность седла. Хотя там кривизна не постоянная, но, тем не менее, этот пример дает правильное качественное представление. Если на поверхности седла нарисовать треугольник, то сумма его углов всегда меньше 180°. Других классификаций пространств в этом смысле не бывает. Пространство может обладать либо нулевой кривизной, как плоский листок, где сумма углов треугольника всегда 180° (причем как ни изгибай этот листок, как его ни крути, он всегда останется математически плоским), либо постоянно положительной кривизны, либо постоянной отрицательной кривизны.

Одна из колоссальных заслуг Эйнштейна состояла в том, что он создал теорию всемирного тяготения, в которой пространство, удовлетворяющее уравнениям этой теории, может иметь либо постоянную положительную кривизну, либо постоянную отрицательную, либо быть плоским. Но уже в 1915 году он заметил совершенно необыкновенную вещь. Он записал свои знаменитые уравнения и обнаружил, что независимо от того, какова геометрия пространства Вселенной, оно у него получалось нестационарным. Что это означает? Это означает, что между двумя точками в таком пространстве расстояние не могло оставаться постоянным, оно либо уменьшалось, либо увеличивалось. Это его озадачило, потому что не было ни одного факта, астрономического или какого-то еще, который бы утверждал, что Вселенная нестационарна. Даже следов этого не было, и для того, чтобы убрать нестационарность, которая получалась из его уравнений, он просто насильно, «руками» ввел некое дополнительное слагаемое, которое называется космологической постоянной и компенсирует действие гравитации. Потом он писал, что введение космологической постоянной было самой крупной ошибкой в его жизни. Почему? Да потому, что в 1929 году Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется, то есть все галактики не неподвижны, а разбегаются, происходит постоянное расширение пространства всей Вселенной.

Иногда задают вопрос: «А что, в этой аудитории пространство расширяется или не расширяется?» Раньше мы говорили: «Не бойтесь, не расширяется». Можете себе представить, как быстро все меняется! Еще пять лет назад я говорил студентам, что гравитационно связанные системы, такие, как Земля, Луна, Солнечная система или наша Галактика, находятся в стационарном состоянии и в космологическом расширении Вселенной не участвуют, а в последние годы в этом представлении произошла целая революция, связанная с открытием ускоренного расширения Вселенной, и поэтому вопрос о космологическом расширении даже в малых масштабах (включая атомные) приобрел определенный смысл.

Итак, Вселенная расширяется. Первым, как известно, это теоретически заметил Александр Александрович Фридман, было это в 1924 году. В Петербурге, тогда он назывался Петроградом, он преподавал в Артиллерийском училище, читал красноармейцам курс баллистики, а вечерами решал уравнения Эйнштейна. Он первым нашел решение этих уравнений в применении ко всей Вселенной и обнаружил, что стационарных решений нет. Фридман как математик всесторонне исследовал эту задачу и показал, что если описывать Вселенную в рамках общей теории относительности, то она обязательно должна или расширяться, или сжиматься и никогда не должна находиться в каком-то статическом состоянии. Он написал об этом Эйнштейну, Эйнштейн даже не ответил на его письмо, хотя было известно, что он его получил и читал. Он считал, что это полная чепуха, что нет оснований считать, что во Вселенной должна быть какая-то нестационарность.

Американский астроном Эдвин Хаббл открыл свой знаменитый закон в 1929 году, и пришлось признать, что Вселенная расширяется, хотя попытки сделать Вселенную стационарной продолжались и продолжаются до сих пор (сейчас не так активно), но тем не менее у нас нет ни одного серьезного указания, что это не так. Расширение Вселенной проявляется в разных экспериментах, по разным данным. Но раз это так, раз Вселенная расширяется, раз пространство нестационарно, возникло сразу несколько вопросов.

Если Вселенная расширяется сейчас, то в прошлом она должна была быть более компактной, все расстояния между объектами должны были быть меньше, и, соответственно, плотность должна быть выше. Если мы все это будем экстраполировать в далекое прошлое, то вообще должны придти к моменту, когда все физические величины, как говорится, уходят в бесконечность. Должны были существовать нулевой размер, бесконечная плотность. Мы не имеем права в физике работать с бесконечными величинами, и уж если говорить серьезно, то давайте будем работать до тех масштабов, до которых еще применимы известные законы физики. Эти малые масштабы получили название планковских. Их ввел в физику Макс Планк в начале XX века. Можно взять мировые постоянные: скорость света, постоянную Планка и постоянную гравитации, – и из них составить три величины с размерностями массы, длины и времени. Эти величины и носят название планковских единиц, и можно сказать (очень грубо, но правильно), что мы не можем идти в своем анализе на масштабы меньше планковских. Потому что тогда гравитация становится столь сильной, что нужно учитывать ее квантовые свойства. А все попытки проквантовать гравитацию до последнего времени не увенчались успехом. Сейчас есть некоторые идеи, но это уже отдельный разговор. Так вот эти масштабы очень маленькие, 10^-33 см. То есть, зная современную физику, подтвержденную огромной совокупностью лабораторных, астрономических и других экспериментов, мы имеем право идти на пространственные масштабы лишь до 10^-33 см.

Это, конечно, очень маленькая величина. Размер атома водорода – 10^-9 см, атомного ядра – 10^-13 см. А дальше мы ничего не знаем. Почему? Потому что если мы зондируем микромир с помощью ускорителей, с помощью экспериментов ядерной физики, то чем меньше масштаб, который мы хотим изучить, тем большую энергию мы должны придать частицам, и таким образом мы ограничены в своих возможностях просто мощностью современных ускорителей. С их помощью мы можем зондировать масштабы до 10^-16 см. От современных ускорителей – 10^-16 см, до планковских величин 10^-33 см, т. е. еще 17 порядков. Ясно, что таких ускорителей никто никогда не создаст, потому что просто не видно путей, как можно их сделать, тем более что каждый порядок по энергии дается колоссальным трудом, требует колоссальных денег, которые ни Конгресс США, ни наше правительство, просто никто не хочет выделять. А там может быть интересная физика.

Итак, астрономические наблюдения доказали, что пространство во Вселенной является нестационарным, а из физических соображений следует, что его можно анализировать вплоть до масштабов 10^-33 см. Если отвлечься от физики и говорить только о пространстве, долгое время, когда делали этот анализ, наталкивались на так называемый парадокс фридмановской космологии. Решения, которые получил Фридман, вошли в науку под названием «фридмановская космология». Если вы откроете какую-нибудь энциклопедию, изданную лет 10–15 назад, то там будет написано, что Вселенная может быть открытая или замкнутая. Открытая Вселенная бесконечно расширяется, замкнутая Вселенная расширяется до какого-то момента, а потом сжимается, плоская Вселенная тоже будет расширяться бесконечно, но по другому закону. Причем слова «открытая», «замкнутая» и «плоская» отождествлялись с геометрией Вселенной. У открытой Вселенной была геометрия пространства постоянной отрицательной кривизны, в ней сумма углов треугольника меньше 180°, у плоской – 180° и у замкнутой Вселенной сумма углов треугольника больше 180°.

Любопытно, что еще в конце 20-х годов XIX века Гаусс в Тюрингии пытался измерить кривизну пространства. На трех горах методом триангуляции он измерял углы треугольников и получал 180°. И хотя, согласно общей теории относительности, кривизна пространства у поверхности Земли все-таки есть, потому что Земля – это тяготеющее тело, но кривизна эта очень мала, а точность измерения была такая, что не позволяла ее заметить. Поэтому из его результатов автоматически не следовало, что пространство плоское.

Но вот к 80-м годам XX века появилось слишком много указаний на то, что ранняя Вселенная ведет себя совсем не так, как Вселенная, которую мы сейчас видим. Стало ясно: чтобы разрешить парадоксы, которые возникали при анализе очень ранней Вселенной, нужно так изменять пространство Вселенной, чтобы оно вело себя не так, как оно вело себя даже в соответствии с обычными классическими уравнениями Эйнштейна. В это время была предложена гипотеза, которая получила название «инфляционная Вселенная». Основная ее идея состоит в том, что для того, чтобы согласовать все наблюдения в нашей Вселенной, в очень ранние времена на планковских масштабах, при возрасте 10^-40–10^-43 секунды, надо вводить некую субстанцию, которую физики называют «скалярным полем». На самом деле эта субстанция не похожа на обычную материю, она не состоит из атомов – в те времена и атомов, конечно, никаких не было, ни молекул, ни электронов, ни фотонов, то есть ничего похожего на обычную материю, которая наблюдается сейчас во Вселенной и из которой состоит видимый мир. А было скалярное поле, которое обладало совершенно удивительными свойствами. Математически и физически правильная аналогия скалярного поля состоит в том, что рассматривается горка и шарик, который начинает медленно скатываться по горке, – и это скалярное поле тоже начало «скатываться» по этой «горке». Это наглядная аналогия уравнениям инфляционной модели. Причем оно скатывалось не просто так. В обычной жизни если вы станете на лыжи, то поедете с горки с ускорением. Здесь же введена еще некоторая сила трения, так что это скалярное поле начинает скатываться очень медленно, оно «ползет» по этой самой стеночке и в это время эффективно создает в той маленькой Вселенной колоссальную антигравитацию. Если гравитация действует как притяжение, то антигравитация действует как отталкивание. В результате Вселенная от этого маленького размера за очень короткое время, буквально за 10^-30 сек., увеличила свой размер в е⁷⁰ раз (е=2.71828… – это основание натурального логарифма). Маленький (планковский) размер первоначальной Вселенной на этой стадии превратился в колоссально большую область пространства. Причем нельзя думать, что эта Вселенная была погружена, как шарик, в некое объемлющее его еще большее пространство, и этот шарик увеличивал свои размеры относительно каких-то координат, – это неверная аналогия. Правильнее рассматривать равномерное увеличение всего пространства (хорошо известная двумерная аналогия – увеличивающаяся поверхность надуваемого воздушного шара; если бы мы были некими двумерными существами, живущими на этой – хочется сказать «в этой» – поверхности и не знающими о существовании «объемлющего» поверхность пространства, вопрос о том, куда расширяется эта поверхность, для нас не имел бы никакого смысла!).

Быстрое (говорят, инфляционное) расширение происходило, пока шарик падал «в самую низкую точку», в минимум потенциала. Здесь начинаются затухающие колебания (так как есть эффективное «трение»). Когда поле начинает колебаться вблизи минимума, оно теряет свою энергию. По современным представлениям, эти потери тратились на рождение элементарных частиц (кварков, лептонов, фотонов и др.), из которых впоследствии и образовалось современное вещество. В тот момент, через 10^-30 сек. после начала расширения Вселенной, стало рождаться обычное вещество. Это были не металлы какие-нибудь или атомы, это были кварки, электроны и фотоны, то есть самые элементарные частицы, и температура их была колоссальна. Здесь ничто не могло больше образоваться. Потом в расширяющейся Вселенной весь этот «первичный бульон» стал остывать, из него сначала появились протоны, нейтроны. Потом протоны и нейтроны через одну секунду после «начала» расширения (которое в англоязычной литературе называют Большим Взрывом) стали образовывать легчайшие ядра элементов (это называется эпохой первичного нуклеосинтеза) – в основном водорода, гелия и их изотопов. А Вселенная в это время продолжала расширяться и остывать (но уже, так сказать, по инерции – первичная субстанция, порождавшая антигравитацию, распалась). Температура в ту эпоху была примерно миллиард градусов.

Мы начали с возраста Вселенной в 10^-43 сек. и дошли до одной секунды, за это время распалось первичное скалярное поле и Вселенная обрела колоссальный размер. Насколько велик этот размер, сказать трудно. Размер современной причинно-связанной области Вселенной (как говорят, горизонта событий), определенный по недавним блестящим экспериментами по наблюдениям реликтового 3-градусного фона, порядка 10²⁸ см, а что за ней – мы не знаем. Границы этой области расширяются со скоростью света. Но сама Вселенная значительно больше, чем эти 10²⁸ см, во сколько раз – никто не знает. Может, она во столько же раз больше, может, еще в 10¹⁰⁰ раз больше V – все зависит от того, как происходило первичное расширение. При этом получается замечательный факт: какой бы топологически сложной ни была Вселенная на ранней стадии, невероятно сложную можно придумать топологию, но из-за того, что она в краткий миг расширилась в е⁷⁰ раз, все неоднородности, которые у нее были, выровнялись до такой степени, что внутри причинно-связанной области осталась практически плоская поверхность. Это основное предсказание этой теории – то, что мы должны жить в пространстве плоском, евклидовом. Ни геометрии Лобачевского, ни геометрии на сфере во Вселенной быть не должно (точнее говоря, поправки отличия свойств пространства от евклидовой геометрии могут сказываться на масштабах, заметно превосходящих размер современного горизонта событий, – так, для муравья на идеальной сфере с радиусом Земли в 6 тысяч километров его среда обитания с радиусом в несколько десятков метров кажется совершенно плоской!). И понадобилось 19 лет для того, чтобы в 1999 году с помощью наблюдений реликтового излучения удалось измерить эти самые знаменитые «углы треугольника» во Вселенной, причем сделано это было очень остроумным способом.

Пусть имеется некий стандартный метр. Если я буду удалять его от наблюдателя, его угловой размер будет уменьшаться и в конце концов превратится в очень маленькую точку, но если я знаю расстояние до этого объекта и знаю его угловые размеры, то я могу сказать, чему равны углы между лучами, которые исходят от краев этого метра, который мы наблюдаем. Итак, нужен был «стандартный метр», унесенный на далекое расстояние. Естественно, что во Вселенной с отрицательной кривизной наблюдался бы один угловой размер, с положительной – другой угловой размер, в плоской – третий. Причем, зная расстояние до «метра», эти углы можно было вычислить. Вот такой стандартный метр нашелся, он оказался скрыт в реликтовом микроволновом излучении. Оно образовалось примерно через 300 тысяч лет после начала расширения, когда протоны и электроны образовали атомы водорода, и фотоны стали свободно распространяться; до этого момента фотоны фактически были «заперты» среди большого количества рассеивающих их заряженных частиц. А после рекомбинации фотоны стали свободно распространяться и доходят до нас в настоящий момент времени. Естественно, из-за расширения Вселенной длины волн фотонов увеличиваются из-за эффекта Допплера, их энергия уменьшается и мы регистрируем «холодные» фотоны реликтового фона с температурой около 2,7 градуса Кельвина. По флуктуациям, то есть по неоднородностям температуры этого реликтового фона, который является наибольшим носителем информации о ранней Вселенной в настоящее время, удалось измерить геометрию Вселенной. Она оказалась с высокой степенью точности плоской. Если у нее и есть кривизна, то она совершенно ничтожная, необыкновенно маленькая, т. е. ее радиус гигантский. Если даже мы стоим на Земле и не замечаем ее кривизны, а ее радиус всего 6400 км, то представьте, что мы живем на шаре с радиусом 10²⁸ см! Свет будет идти до границы этой области 13 миллиардов лет, это невероятно далеко. И поэтому сумма углов треугольника в таком пространстве с колоссальной точностью составляет 180°. Любое пространственное сечение четырехмерной Вселенной в фиксированный момент времени обладает геометрией Евклида.

Евклид был гениальным человеком. Как всякий гениальный человек, несмотря на то, что он ничего не знал о современной Вселенной, он вывел верную геометрическую теорию, адекватно описывающую мир. Эйнштейн, несмотря на то, что ругал себя за введение космологической постоянной в уравнения гравитации, тоже был гениальным человеком. Почему? Потому что в конце 90-х годов из астрономических наблюдений выяснилось, что наша Вселенная, помимо того что расширяется, расширяется с ускорением. А это означает, что во Вселенной на больших масштабах действует сила антигравитации, сила отталкивания. Природа этой силы совершенно неясна, поэтому ее еще называют «темной энергией» по аналогии с загадочной «темной материей» вокруг галактик. Однако в отличие от «темной материи», которая создает силу гравитационного притяжения, как и обычная материя, «темная энергия» вызывает отталкивание в больших масштабах, Космологическая постоянная Эйнштейна является лишь одной из ряда возможностей для этого, но это не умаляет глубокое предвидение Эйнштейна, которое он сделал совсем с другой целью!

Такова космическая история в кратком изложении. Осталось добавить несколько важных штрихов. Все галактики, которые мы видим и в одной из которой мы с вами живем, все структуры Вселенной образовались из ничтожных первичных квантовых флуктуаций (например, первичного скалярного поля в инфляционной модели). Что такое квантовые флуктуации? Это неустранимые колебания физических полей, которые нельзя убрать никакими преобразованиями. Согласно квантовой механике, любое физическое поле в своем минимальном состоянии должно немного колебаться. Это предсказание теории подтверждается экспериментально: например, при наблюдении Лэмбовского сдвига уровней в атоме водорода и в эффекте Казимира (притяжение проводящих пластинок в вакууме на малых расстояниях). Амплитуды этих квантовых флуктуаций выросли на стадии инфляции. И в момент, когда Вселенной было 300 000 лет (эпоха рекомбинации) и не было еще никаких галактик и звезд, они оставили свои следы в реликтовом излучении, потому что эти флуктуации носили характер звуковых волн, то есть существовали возмущения плотности, которые распространялись по всей тогдашней Вселенной. Никаких галактик еще не было, а возмущения плотности были. А когда у вас где-то сжато, где-то разрежено, то там, где сжато, температура больше, а где разрежено, температура меньше, и поэтому температура реликтового фона должна иметь неустранимые флуктуации, их открыли в 1992 году (эксперименты Реликт и Кобе). В январе 2003 года опубликовали последние карты неба, полученные со спутника WMAP, где отмечены эти флуктуации, они ничтожно малы. Так, средняя температура реликтового фона 2,7 градуса Кельвина, а флуктуации имеют температуру порядка нескольких стотысячных долей градуса Кельвина, то есть надо измерить на небе флуктуацию температуры реликтового фона с точностью до миллионных долей градуса Кельвина. Эти флуктуации за вычетом галактик изображены на рисунке. Видно, что излучение где-то горячее, где-то холоднее, но они действительно существуют. Это следы той эпохи, которая была в период между 10^-43 сек. и 300 000 лет с момента рождения Вселенной. А потом из этих флуктуаций родились галактики, в галактиках звезды, и поэтому все, что мы имеем, вся богатая астрономия и астрофизика ближнего космоса, ближней Вселенной – это все следы тех квантовых флуктуаций.

Это тоже не все. Оказалось, что львиную долю энергии во Вселенной занимают не материя, не излучение, а некая субстанция, о которой мы уже упоминали выше и которую обобщенно называют «темной энергией» или квинтэссенцией. Она разлита по всей Вселенной, как некая жидкость. Все вещество, из которого состоим мы с вами, все в этой аудитории, вся наша Земля, все звезды, все барионное вещество занимают примерно 4 % всей энергии во Вселенной, 27 % – это непонятная «темная материя», и около 70 % – это еще более непонятная «квинтэссенция».

Это непреложный наблюдательный факт, он удивителен, он непонятен. Это парадоксально. Начало XXI века, мы многое умеем, но мы понимаем только 4 % всего, из чего состоит Вселенная! Если о прошлом Вселенной можно говорить сколько-нибудь уверенно, потому что у нас есть астрономические наблюдения галактик и реликтового излучения, то о будущем Вселенной надо говорить с большой осторожностью. Прошедшие пять лет убеждают, что свойства пространства могут быть настолько сложными, непонятными, и через пять лет может оказаться, что все устроено еще тоньше. Хотя я думаю, что здесь работает принцип дополнительности, и ни один из экспериментов, ни одна из новых концепций не отменяет предыдущие.

Уверенно можно сказать только одно – каждое новое глобальное открытие в космологии ставит больше вопросов, чем дает ответов на уже существующие. Это и является важной движущей силой познания мира.

Константин Постнов, д-р физ. – мат. наук, МГУ

По материалам доклада на научном семинаре «Нелинейные системы»

Самоорганизация – творчество природы

Древние истины: «время вспять не воротишь», «нельзя дважды войти в одну реку»… Доктор Фауст со своей мечтой об утраченной юности… Время нам кажется рекой, чье мощное течение неумолимо уносит вдаль все, что попадает в ее воды, но в своих водоворотах рождает все новые и новые формы мира. Появившаяся в последней четверти XX века теория нелинейных динамических систем позволяет по-новому взглянуть на вечные вопросы о предопределенности и случайности, найти механизмы творчества природы.

Всем нам знакомы ситуации, когда порядок, с любовью наведенный в нашей квартире, несколько дней спустя сменяется хаосом, а замок из песка, выстроенный на берегу моря, через несколько минут превращается в бесформенный холмик, от которого на следующий день не остается и следа. Сложные механизмы рано или поздно ломаются и требуют ремонта. За этими явлениями наука разглядела общий принцип, строгая формулировка которого носит название второго начала термодинамики. Его смысл упрощенно можно пояснить так: в системе, предоставленной самой себе, все меняется от порядка к беспорядку.

Этот закон, открытый в XIX веке, несмотря на столь очевидные примеры своего действия, вызвал целую бурю в науке. Дело в том, что ни известная в те времена механика Ньютона и Галилея, ни электродинамика Максвелла не отличают прошлого от будущего: теоретически движение тел по траекториям возможно как в одну сторону, для этого надо лишь поменять направление скорости на противоположное. При этом движение происходит так, как будто бы время поменяло свой бег на обратный. То же можно сказать и об электромагнитных волнах. Второе начало термодинамики утверждает, что все изменения в мире подчинены определенной тенденции; иными словами, время течет только в одну сторону, и повернуть его вспять невозможно, ибо тогда будет нарушено непреложное правило, столь же незыблемое, как закон сохранения массы или энергии.

Вплоть до первой половины XIX века обратимость времени считалась колоссальным достижением разума, идеальным выражением объективности науки. Вот они, истинные законы природы: в них все симметрично, а кажущаяся необратимость – всего лишь следствие субъективности нашего восприятия действительности!

Однако трудности такой концепции непреодолимы. Разбитая ваза не собирается в целую, люди сначала рождаются, живут и потом умирают, и никогда не бывает наоборот, – хотя и ваза, и человек состоят из мельчайших частичек, подчиняющихся законам механики, электродинамики и другим, для которых прошлое и будущее симметричны. Откуда же тогда возникает выделенность течения времени, и где берут начало те явления и объекты нашего мира, которых не было в прошлом? И можно ли вообще адресовать такие вопросы науке, которая идет путем разума и опыта? Ведь с древних времен для объяснения причин и целей существования обращаются к вере, а не к разуму.

Современная нелинейная динамика объясняет механизмы, приводящие к необратимости времени, двумя фундаментальными свойствами, присущими сложным системам. Первое из них состоит в том, что любая сложная система проходит в своем развитии этапы неустойчивости – своего рода кризисы, сопровождающиеся неоднозначностью выбора дальнейшего пути. Второе – в том, что любое сложное движение содержит как составную часть случайную, непредсказуемую «дрожь», так называемые флуктуации.

Законы классической механики просты и обратимы только для относительно простых систем, например, для одной планеты, вращающейся вокруг Солнца. Однако движение под действием сил тяготения уже трех тел чрезвычайно сложно и характеризуется как хаотическое. Воспроизвести его можно только теоретически, даже если абсолютно точно задать начальное расположение и скорость, так как самые малые изменения положения тел приводят к тому, что траектория их движения очень сильно изменяется.

Идея наложения на детерминированное поведение системы случайного, непредсказуемого воздействия имеет богатую историю. Еще в античности Лукреций использовал флуктуации для описания падения атомов в пустоте. К таким же по сути идеям пришел и Эйнштейн для объяснения спонтанного испускания света возбужденным атомом. Случайность лежит и в основе интерпретации построений квантовой механики.

Невозможность обращения времени, например, в механической системе теперь может объясняться следующим образом. Заменив в какой-то момент времени скорость всех частиц на противоположную, мы тем не менее не добьемся точного их движения в обратном направлении – как бы из будущего в прошлое – по прежним траекториям, так как благодаря флуктуациям мы никогда не достигнем абсолютно точного задания нужной начальной конфигурации. Неустойчивость же приведет к тому, что траектории движения частиц не будут даже отдаленно похожи на ожидаемые.

Если бы все в мире менялось только от порядка к беспорядку, разрушая и сглаживая все формы и структуры, то довольно скоро любые проявления жизни во Вселенной прекратили бы свое существование – все вещество равномерно заполнило бы космическое пространство, выровнялась бы его температура и наступила «тепловая смерть». Но, к счастью, все имеет свою противоположность, и тенденцию, предписываемую вторым началом термодинамики, уравновешивает другая, упорядочивающая. Под ее действием однородная, полностью беспорядочная картина сменяется упорядоченной, структурированной. Из хаотического теплового движения молекул вдруг возникают турбулентные вихри, а из лишенных структуры скоплений межзвездного вещества, достаточно простого по своему составу, рождаются звезды, производящие в своих недрах сложные химические элементы; возникает жизнь; появляются новые виды растений и животных. В последние десятилетия эти явления объединились под общим названием «самоорганизация».

Изолированным, замкнутым системам свойственно стремление к однородности, выравненности, одинаковости, в то время как противоположная, упорядочивающая тенденция – это свойство систем, активно обменивающихся со своим окружением энергией, массой и т. п. В таких системах структуры возникают за счет динамического равновесия между потоками извне и обусловленным вторым началом термодинамики рассеянием внутри системы.

Концепция самоорганизации тесно связана с теорией эволюции. В системе, непрерывно снабжаемой энергией, некоторые конфигурации способны воспринимать и использовать поступающую энергию лучше, чем другие. Вследствие рассеяния и потерь энергии последние постепенно исчезают, в то время как первые могут компенсировать свои потери и даже расти, так как они как бы настроены на одну волну с законами эволюции, находятся в резонансе с вибрациями природы и своей структурой улавливают главное направление развития.

Такие умозаключения повторяют ход рассуждений Дарвина и свидетельствуют о том, что принцип выживания приспособленных применим не только к биологической эволюции.

Самоорганизация возникает в системах сама по себе, она не управляется никакими импульсами извне, а появляется как следствие внутреннего устройства системы. Рассмотрим, например, цепочку, составленную из последовательно соединенных элементов, имеющих два состояния равновесия, и будем считать, что на них может влиять лишь соседний элемент, причем тогда и только тогда, когда соседние элементы находятся в разных состояниях. Пусть исходное состояние всех элементов – одно и то же и при возбуждении крайнего элемента он переходит из исходного метастабильного состояния в другое, абсолютно стабильное, и принуждает к этому своего соседа. В результате по цепочке распространяется волна переключения, существующая без какого-либо управляющего вмешательства. Небольшим усложнением элемента среды можно добиться того, что в цепочке будут распространяться уединенный импульс (так называемый солитон – одногорбая волна), либо стоячие или бегущие волны.

Эти механизмы в природе лежат в основе распространения степных пожаров, эпидемий, волн концентрации веществ в реакциях химической кинетики (реакции Белоусова – Жаботинского), а также волн ингибиторов и активаторов, регулирующих процессы роста живых организмов, и т. п.

Одним из самых ярких примеров самоорганизации является возникновение жизни на нашей планете. Каков механизм этого явления? Ссылка на Дарвина и его теорию слегка проясняет дело, однако остается вопрос о первоначальном толчке, повлекшем за собой эту цепочку отборов. Дело в том, что вероятность случайного образования простейших живых организмов и их эволюции крайне мала: по оценкам, она составляет величину порядка 10^-60 и менее. Еще меньше вероятность случайного образования механизма катализа, работающего на современном этапе биологической эволюции. Оно оценивается невообразимо малой величиной: 10^-7000(!). Для сравнения заметим, что все вещество Вселенной эквивалентно 10⁷⁸ атомам водорода, а возраст такого состояния Вселенной, в котором возможны биохимические реакции, составляет 10¹⁷ секунд; при этом время на создание или разрушение одной биохимической связи составляет в лучшем случае 10^-2–10^-3 с. Цифры дают наглядное представление о необходимости поиска какого-либо иного механизма этой реакции, осуществляющегося с большей вероятностью. Сейчас намечены лишь общие подходы к созданию моделей таких механизмов.

Надежду на то, что они будут найдены, дает знакомство с характерным поведением активных сред. В них могут возникать структуры, обладающие свойствами, аналогичные свойствам реальных и достаточно сложных объектов. В частности, из простых элементов, меняющих свое состояние в дискретные моменты времени по определенному закону в зависимости от того, в каком состоянии находился сам элемент и его ближайшее окружение в предыдущий момент времени, можно собрать среду, отражающую те или иные особенности физических или биологических (живых!) объектов. Это позволяет моделировать поведение упругих сред, явления гидродинамики, кинетики и популяционной биологии, деятельность человеческого мозга по переработке информации, заключающуюся, в частности, в узнавании образов, извлечении ассоциаций и др. Сети, сделанные из таких элементов, называются клеточными автоматами.

Примером клеточного автомата является известная игра «Жизнь», предложенная Джоном Конуэем в качестве математического развлечения. В клеточном автомате «Жизнь» правила таковы: каждый из элементов находится в состоянии покоя либо активности. Пассивный элемент переходит в активное состояние, если рядом с ним оказалось ровно три активных элемента; состояние активности сохраняется, если среди соседей есть два или три активных элемента. (Число соседей при этом равно восьми.)

Игра «Жизнь» демонстрирует разнообразное поведение в зависимости от начального состояния. Например, некоторые структуры исчезают, умирают, не выдержав «конкуренции», некоторые достигают стационарности. Есть конструкции, которые движутся, тем самым напоминая бегущий импульс в активной среде. К ним относится так называемый «планер» («парусник»). Он превращается в первоначальную фигуру через четыре этапа, смещаясь при этом на один элемент вниз и на один элемент вправо. Есть и более сложные конфигурации, например, «планерное ружье». Оно представляет собой структуру, которая через 30 поколений элементов возвращается в исходное состояние и при этом испускает один «планер»; есть и «пожиратель планеров» – конструкция, которая поглощает их, не изменяя своей формы.

Сеть дискретных элементов, связанных между собой по определенным законам, может служить моделью искусственного интеллекта – в том смысле, что такая динамическая система может проявлять такие, например, свойства, как ассоциативная память, узнавание сложных образов и т. п.

В истории немало примеров, когда вопросы, относившиеся к чистой философии или религии, вдруг оказывались в поле зрения науки. Так, например, магнетизм – предмет изучения оккультных наук, считавшийся тайной, открытой лишь посвященным, – благодаря опытам Фарадея и работам Максвелла потерял свою мистическую окраску, и электричество вошло в нашу повседневную жизнь. Теперь мы не задумываясь пользуемся радио и телевидением, можем с колоссальной точностью рассчитать любые электромагнитные эффекты и ответить на вопрос, как будут себя вести электрические приборы в той или иной ситуации.

Пришла пора изучения тайн времени и жизни. Современные нелинейные модели динамических систем открывают нам природные механизмы творения, делают более понятными и привычными процессы, постоянно идущие в живой и неживой природе, даже дают рецепты поведения в сложном, противоречивом, хаотичном окружающем мире. Но найти исчерпывающий ответ на вопрос, вынесенный в заголовок раздела, сегодня не удается, да и вряд ли когда-нибудь его можно будет дать с позиции науки. Ведь и на вопросы «почему и зачем создана жизнь? почему движущиеся заряды порождают магнитные явления?» нет другого ответа, кроме «таков закон Природы». В этом смысле ничуть не хуже звучит «такова воля Божья». Позитивная же роль науки состоит в том, что вследствие объяснения механизмов проявления всеобщих принципов природы все более ясным становится их единый источник. А значит, есть надежда на то, что когда-нибудь человек узнает о собственном предназначении и найдет свое место в этой единой величественной картине мира.

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Достоверно, вероятно или возможно?

На страницах нашего журнала мы уже говорили о проблемах, связанных с предсказуемостью поведения природы, свободой выбора и предопределенностью. Теперь мы вновь возвращаемся к этим вопросам с несколько иной точки зрения, пытаясь посмотреть на подходы современной науки к описанию точности открытых ею законов.

Науку, законы и положения которой выражены в виде математических соотношений и формул, принято называть «точной». Этот почетный титул прочно закрепился, например, за физикой и химией. А вот гуманитарные дисциплины – социологию, историю или даже экономику – как-то язык не поворачивается наградить таким термином, несмотря на то что в последние десятилетия и им стали не чужды количественные описания закономерностей и математическое моделирование, – все-таки мы с опаской относимся к предсказаниям, сделанным «до числа», в экономике или политике.

Мы с гордостью видим вокруг успехи точных наук – колоссальное разнообразие надежно работающей техники, информационные сети, полеты на Луну, Марс и Венеру, системы навигации, с точностью до сантиметров указывающие наши координаты в любом районе земного шара…

Однако любая наука описывает природу лишь с некоторой конечной точностью. Попытка сравнить расчетное значение с реальным (например, математическую модель траектории спутника с его истинными координатами) приводит к необходимости сравнения двух приближенных чисел – результатов вычислений и измерений, а ни то, ни другое мы не умеем выполнять с бесконечной точностью. Уменьшение погрешностей расчета и измерения не приведет к успеху – рано или поздно мы убедимся, что что-то в своих формулах мы не учли, посчитав второстепенным, или просто выясним, что реальность несколько сложнее, чем мы ее себе представляем. Действительно, оказывается, что даже такой незыблемый принцип классической науки, как закон сохранения энергии, на малых интервалах времени может нарушаться.

Ученый люд крайне любопытен. И если уж обнаружит что-то непонятное, то старается найти в нем определенные закономерности, описать это явление так, чтобы потом в схожих ситуациях знать, каких подвохов можно ждать от природы. И вот перед нами проблема: результаты наблюдений не совпадают с предсказаниями. Может быть, ввести поправки и уточнить расчеты? Но не получается – оказалось, что от наблюдения к наблюдению результаты меняются, хотя условия проведения эксперимента остаются вроде бы неизменными. Как изучать такую ситуацию?

Стандартный путь точной науки – исследование частоты того или иного исхода эксперимента – получил название стохастического (вероятностного). При таком описании исход каждого конкретного эксперимента непредсказуем, можно говорить лишь о его вероятности.

Невозможность точного описания реальности вызывает беспокойство: как же жить в таком мире, характеристики которого нельзя однозначно определить? Все становится расплывчатым, неясным… Однако мы постоянно встречаемся с такими ситуациями, не ощущая при этом дискомфорта. Вот пример: при общении между собой мы пользуемся словами, смысл которых неоднозначен и нечеток. И это относится не только к неточностям речи: каждое слово, даже очень конкретное, имеет множество смыслов. Слова складываются в фразы, фразы – в повествования; казалось бы, неопределенность должна расти! И тем не менее мы прекрасно понимаем друг друга. Как описать математически такую ситуацию? В ней нечеткость выступает как внутреннее свойство объектов и никак не связана с вероятностью. Поиски таких математических моделей привели к рождению теории возможности – альтернативы вероятностного подхода.

Результат, изменяющийся от случая к случаю, так и получил название случайного. Мы принципиально не можем знать, чем закончится эксперимент со случайным исходом, как будто кто-то невидимый (как написано в одной научной книге – богиня случая Тихе) постоянно вмешивается в регулярное течение природных процессов, не давая нам успокоиться в своем «всезнании». Что же, раз исход в единичном испытании непредсказуем, для поиска закономерностей ученые стали исследовать частоту появления тех или иных исходов в длинной серии независимых экспериментов, связывая ее с вероятностью. Потребность в таких исследованиях возникла еще в XVII веке в связи со жгучим желанием заинтересованных лиц выиграть в рулетку, карты и другие азартные игры, получившие тогда широкое распространение. «Социальный заказ» нашел своих исполнителей в лице величайших математиков того времени – Паскаля, Ферма, Гюйгенса. Позже свои таланты в этой области проявили Лаплас, Гаусс, Пуассон – так возникла классическая теория вероятностей.

Но в строгую математическую дисциплину, построенную на аксиомах, подобно геометрии Евклида, эта наука превратилась лишь в первой половине XX века. А чтобы аксиоматическая теория описывала реальность, нужна ее интерпретация, связывающая абстрактные математические понятия с реальными наблюдаемыми величинами. Основой такой интерпретации, установившей, что вероятность события проявляется как частота его появления в длинной (бесконечной) серии независимых испытаний, явились специальные теоремы, получившие образное название Законов Больших Чисел.

Итак, возникла математическая теория, описывающая различия между реальностью и расчетом. Причина таких различий объяснялась по-разному – недостатком наших знаний, наличием множества мелких неучтенных причин, принципиальной неопределенностью параметров, придуманных нами для описания Природы… Но вне зависимости от этого успехи применения вероятностного подхода впечатляли. Например, сейчас нам ясно, как из множества случайных (то есть заранее неопределенных) исходов могут складываться исходы почти достоверные, мы научились грамотно вычислять случайные ошибки, поняли, как строить математические модели явлений в условиях неопределенности. В рамках теории вероятности сравнением результатов наблюдений, проведенных с погрешностью, и предсказаний науки проверяются научные теории и гипотезы, и по результатам измерений наиболее точно оцениваются значения характеристик и параметров, описывающих реальность.

Вероятность из области точных наук распространяется все шире и шире, и вот уже к ней обращаются почти в любой ситуации, где в условиях проведения исследования имеется хоть какая-нибудь неоднозначность. Конкретный жизненный пример: какова вероятность того, что я сейчас отравлюсь «этой вашей заливной рыбой»? Можно, конечно, рассмотреть мысленный эксперимент, в котором бесконечный ансамбль личностей поедает рыбу, изготовленную в заданных условиях, – тогда процент выживших и даст искомую вероятность. Но как мне поможет знание того, что 99 из 100 дегустаторов не пострадают, если рыбу предстоит кушать именно мне? Ведь вероятность работает только для ансамбля множества и непригодна для описания единственного, конкретного объекта.

Кроме того, вероятностное описание годится лишь в так называемых условиях статистической регулярности, когда частоты появлений тех или иных событий не меняются от эксперимента к эксперименту. А вот здесь возникает очень интересный вопрос. Как-то всегда молчаливо предполагается, что уж все реальные явления со случайными исходами – такие, например, как возникновение погрешности измерений – этой регулярностью обладают. Но спросите любого, кто когда-нибудь занимался настройкой экспериментального оборудования, и он обязательно вспомнит день, когда вдруг ошибки измерений переставали вести себя «в рамках дозволенного», неожиданно выросли и стали «забивать» полезный сигнал. В арсенале каждого есть также и воспоминания о безуспешных попытках, вооружившись отверткой и паяльником, вернуть обезумевший шум в привычное русло, кончавшихся тем, что по неизвестной причине все само собой приходило в норму.

Фантастическое предположение, что характеристики погрешностей могут сами по себе изменяться со временем, причем синхронно в достаточно больших областях Вселенной, заставило ряд исследователей (в частности, научную группу под руководством профессора С. Э. Шноля) провести эксперименты по изучению шумовых процессов в разных точках земного шара. И обнаружилось, что, возможно, есть причины сомневаться в адекватности описывающей их стохастической модели. Складывается такое впечатление, что весь мир «дышит» – изменяет какие-то свои, неизвестные нам, параметры, и это отражается во всплесках шумовых сигналов, отмечающихся одновременно и в середине Тихого океана, и в подмосковном городке, и в Заполярье. Все это настолько непривычно для сложившихся на сегодняшний день представлений о реальности, что сообщения об этих исследованиях появляются пока лишь в очень осторожной форме.

В 60-х годах XX века американский радиоинженер А. Заде опубликовал статью, которая положила начало новой науке, впоследствии получившей название нечеткой математики. В ней речь шла о так называемых нечетких множествах. В обычной математике множество элементов считается заданным, если про любой элемент известно, принадлежит он этому множеству или нет. Но можно придумать такие множества, про которые этого нельзя сказать однозначно.

Вот, например, множество высоких людей. Как его задать? Ну, если человек имеет рост под два метра, то, скорее всего, он принадлежит этому множеству. А вот если метр восемьдесят, кто-то и засомневается, стоит ли его считать высоким, – видали же мы все баскетболистов… Можно сказать, что он принадлежит этому множеству «до некоторой степени». Еще один пример – известный «парадокс кучи зерна». Два зернышка – не куча. Три – тоже, скорее всего, нет. Вот миллиард – ну, ясно, куча. А в промежутке?

В первом примере важно то, что чем выше человек, тем больше возможность включения его в «нечеткое множество высоких людей». Так же и во втором: чем больше зерен, тем больше возможность назвать их кучей. И хотя эта возможность какого-либо утверждения или события в нечеткой математике задается некоторым числом (нулем – если что-то невозможно, единицей – если вполне возможно, числом между нулем и единицей – если возможно до некоторой степени), конкретное ее числовое значение совершенно не важно, а используется исключительно для того, чтобы сравнить его со значением возможности другого события и выяснить, какое из них более возможно. Таким образом, с точки зрения нечеткой математики весь мир можно представить в виде событий, выстроенных в цепочку, в начале которой идут самые возможные события, а в конце – совершенно невозможные.

На первый взгляд такая математика кажется чрезвычайно бедной. Ну, действительно, как можно описать реальность, если нельзя использовать знания о количественных характеристиках явления, а только о порядке, определяемом его возможностью? Но тем не менее оказалось, что в рамках моделей теории возможности можно решать множество важнейших проблем, например, проблему оптимального выбора, ту самую, частные задачи которой мы постоянно и порой неосознанно решаем в своей жизни.

Действительно, ведь, для того чтобы выбрать стратегию поведения, влекущую наименьшие потери, нам в первую очередь важно знать, что все другие стратегии хуже, и только потом мы интересуемся, насколько хуже. А для ответа на первый вопрос и нужно лишь построить цепочку стратегий, упорядоченных по возможности потерь.

Ну а какое отношение теория возможностей имеет к обсуждаемой нами проблеме точности научного описания реального мира? Оказалось, что и для таких «бедных» теоретико-возможностных моделей можно построить и методы проверки гипотез, и методы оптимального оценивания. Причем, несмотря на то что построение теоретико-возможностных моделей требует значительно меньше исходных сведений, чем это нужно для теоретико-вероятностных, результат подчас не хуже, а во многих ситуациях и лучше.

Но все же остается вопрос: можно ли вообще обойтись без нечеткости, можно ли в принципе определить «бесконечно точно» числовые значения тех параметров, которыми мы пытаемся описать мир в его математических моделях? Можно ли надеяться на то, что когда-нибудь, пусть через бесконечное число поколений, мы обретем знание обо всех механизмах действия природы и научимся бесконечно точно измерять и вычислять? Ответ в какой-то степени дает физика микромира, объявляющая, что фундаментальным свойством микрообъектов является неопределенность значений их параметров. Чтобы описать этот факт математически, в квантовой физике используют стохастические модели, в которых «амплитуды вероятностей» проявляются в частоте повторяющихся исходов или в экспериментах, в которых участвуют большие ансамбли объектов. Тем самым свойства объектов связываются с процессом их наблюдения. А если нет возможности наблюдать последовательности явлений? Тогда можно предположить, что сами объекты микромира «нечетки» и характеризуются лишь возможным набором значений с указанием порядка от более возможных к менее возможным. В таком нечетком мире нет полной предопределенности, его будущее размыто и может быть реализовано во множестве вариантов.

Уже привычным стало представление о том, что математика нужна лишь для вычислений. А число, учат нас в средней школе, – это то, что служит для выражения количества. Как-то даже обидно: во времена античности числам приписывали великую тайную силу, способность управлять миром, в них видели зашифрованными высокие принципы эволюции, а в современном мире их роль сведена до положения «слуг точных наук». Но вот в последнее столетие в математике появился ряд разделов, в которых конкретные значения результатов расчета не важны, а математическая модель нужна для того, чтобы определить, по какому из возможных путей пойдет развитие в описываемой ситуации. Такова, например, качественная теория динамических систем, выводы которой имеют скорее философскую, нежели количественную ценность («выживет» или нет та или иная система, сохранит ли устойчивость или разрушится и т. п.). К этим же разделам относится и обсуждаемая здесь теория возможностей – в ней числа используются уже не только для описания количества, но и для задания порядка. Может быть, так возвращается в наш мир одна из утраченных граней философского понимания математики?

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Закон и порядок

Всем нам хочется порядка и определенности. Но желание порядка наталкивается на уверенность в том, что порядка все равно не будет и никакие законы тут не помогут. Да и могут ли люди, имеющие совершенно разные интересы и устремления, установить некий общий порядок, договориться и написать законы, устраивающие всех?

Строгость законов в России компенсируется необязательностью их исполнения.

Из классиков

Прежде чем отвергать саму возможность существования «идеального» порядка, установленного людьми, стоит обратиться к порядку в Природе. Даже при беглом взгляде видно, что все в природе организовано неким разумным образом, все упорядочено. Солнце всходит и заходит, задавая общий ритм природе и давая достаточно света и тепла для развития жизни. Растения и животные образуют весьма устойчивую систему, благодаря которой все обладают возможностями для существования, и хотя они никак не могли договориться между собой, законы их жизни проще и понятнее, чем создаваемые людьми, и действуют намного более эффективно и разумно. При этом законы природы никому и в голову не приходит нарушить. Как, например, можно нарушить закон всемирного тяготения?

Можно сказать, что порядок в природе является следствием действия некоторого количества всеобщих законов, действие которых распространяется на все существа: от амебы до слона. Более того, по этому порядку мы можем составить представление и о самих законах, действующих в природе и, соответственно, в человеке как ее части. Так, может быть, вместо того чтобы придумывать все новые и новые законы, системы норм и правил, стоит сначала представить себе идеальную модель порядка в обществе и государстве, а потом, исходя из этого порядка, открыть для себя законы, которые к нему ведут?

Вновь обратившись к жизни природы, мы увидим, что все в природе существует как бы «само по себе»: растения живут, ничего не прося и не требуя ни от других растений, ни от животных, животные тоже – в общем, каждый вид живет самостоятельно, как приспособился. Но, помимо прочих, существует и общий для всех закон, который заставляет каждое живое существо проходить в течение своей жизни фазы рождения, роста и «взросления», зрелости, старости и смерти. Этому закону, который мы называем эволюцией, подвластно все живое – от камня до человека, от молекул до звезд. Но куда он направляет жизнь?

Возьмем для примера бабочку. Она рождается гусеницей и какое-то время живет в таком виде, питаясь и накапливая силы перед дальнейшими метаморфозами. Но вот она образует кокон и словно умирает – по крайней мере, мы никогда ее больше не встретим в прежнем виде, так как через некоторое время из этого кокона вылетит бабочка. Век бабочки недолог, и через какое-то время она умрет снова, на этот раз «окончательно». Но так ли окончательно, если в тот же момент из коконов вылетят тысячи бабочек? Нам ведь не важно, какая бабочка-капустница сегодня радует наш взор – та же, что и вчера, или новая. Жизнь одной бабочки – как узелок огромного ковра под названием Жизнь Природы, а сколько миллионов узелков надо, чтобы получился крошечный фрагмент рисунка?..

Природа поколение за поколением шлифует, доводя до совершенства, различные виды и подвиды, создавая уникальные «кирпичики», из которых построено ее здание. Но чтобы увидеть это здание целиком, надо принять в качестве постулата, что все живое, начиная с отдельного организма и кончая видом и родом, не существует независимо и отдельно от всех других живых существ, а является лишь частью, этапом одного большого пути, и все многообразие живого – это словно многоцветный ковер или мозаичное полотно, которым выложена широкая дорога, ведущая из бесконечного для нас прошлого в столь же бесконечное будущее. Мысленно двигаясь вдоль этой дороги, мы увидели бы, как природа создает все более сложные и в то же время совершенные в чем-то организмы, стараясь заполнить все свои уголки жизнью. Тут будут и существа, способные жить в кипящих источниках, и другие, способные жить во льду, и живущие глубоко под водой в вечной темноте под огромным давлением, и летающие высоко над облаками.

Человек тоже на протяжении миллионов лет совершенствовался, чтобы занять свое место в общей картине природы. Но что «шлифовала» природа, пытаясь довести человека до совершенства? В последнюю очередь тело – ведь мы не самые сильные, быстрые, ловкие; более того, в процессе развития мы становимся более изнеженными, хрупкими и уже не представляем себе жизни наедине с природой. Сложность нашего внутреннего устройства тоже не представляет собой чего-то выдающегося, ведь без специальных приборов мы не видим, не слышим, не ощущаем многое из того, что доступно органам чувств животных.

Чего же тогда природа «хочет» от человека? Наверное, ответ следует искать в том, что отличает человека от животного, что «поднимает» его над животным царством. Кто-то может подумать, что это «разум», но ведь многие животные тоже обладают им и способны на весьма осмысленные, если не сказать «разумные», действия. Обезьяны могут использовать палки и другие «орудия труда» для добывания пищи, крысы обучаются находить выход из лабиринта и решать другие сложные задачи, некоторые виды рыб безошибочно знают, когда и в какое место они должны отправиться на нерест, и идут туда, преодолевая тысячи километров; о пауках и пчелах можно даже не говорить, так как совершенство возводимых ими конструкций пока недостижимо для человека. Но вот что не знакомо ни одному животному – так это это самосознание и самопознание, это выходящие за пределы личных интересов идеи и мечты, это чувство Бога, осознание существования божественного. Самосознание неминуемо приводит человека к вопросу о его предназначении и судьбе, о том, кто он и какое место занимает или должен занимать. И через эти вопросы идет бесконечно долгий путь самопознания, открытия в себе достоинств и борьбы со своими недостатками для того, чтобы суметь исполнить свое предназначение. Вопрос предназначения является ключевым не только для каждого человека, но и для любой системы общественного устройства.

Мостиком между законами природы и законами существования человеческого общества и, следовательно, государства может послужить фраза римского императора и философа Марка Аврелия: «Не приносящее пользы пчелиному рою не принесет ее и пчеле». И поэтому все, кто с древнейших времен пытался дать людям систему справедливого общественного устройства, исходили из идеи общественного блага, которое является основой и залогом гармонии в государстве. Если при этом мы примем во внимание, что каждый человек обладает определенными талантами и способностями, а также возможностями, вытекающими из его природы, то будет понятно, что справедливое общество не может быть однородным, в нем не должно быть «уравниловки», так как это противоречило бы принципу справедливости. И тут все системы дают в той или иной форме один и тот же принцип, который нам очень трудно принять: «высота» положения человека в справедливом государстве определяется не его происхождением или связями, не его стремлениями, желаниями и представлениями о себе (как о самом умном, хитром, оборотистом, талантливом, организованном, дальновидном и т. д. и т. п.), а возможностью использовать его таланты и способности на благо общества, его полезностью с точки зрения всеобщего блага. И поэтому чем «выше» положение в государстве, тем больше человек должен отдавать, а не получать в качестве вознаграждения. Чем человек «выше», тем меньше эгоизма и больше благородства он должен проявлять, и лучшей и, пожалуй, единственной наградой для него будет общее благо и сознание хорошо исполненного долга.

Все в природе рождено для какой-нибудь цели, и эта цель не может заключаться в «ничегонеделании», осуществление этой цели должно нести пользу природе. Также и к вопросу предназначения человека надо подходить не с точки зрения конкретного человека, его желаний и предпочтений, а с точки зрения его пользы для всеобщего блага, и все модели справедливого, или идеального, государства исходили из этого, менялись только подходы к определению способностей и возможностей человека служить государству.

В модели идеального государства, построенной великим Платоном, люди распределяются по группам (уровням) в зависимости от их предназначения, определяемого естественными способностями. При этом на каждую «вышестоящую» ступеньку общественного устройства молодые люди отбираются в соответствии с тем, что проявляют в процессе обучения. Управление идеальным государством доверено, естественно, самым мудрым, но тут Платон столкнулся с парадоксом, вызванным тем, что эти люди, которых он называет «философами», не только не стремятся управлять государством, но, наоборот, очень хотели бы избежать подобной участи. И чтобы побудить их занять государственные посты и управлять государством на благо всех, Платон предлагает увещевать их тем, что они должны вернуть долг обществу (государству), которое помогло им стать такими, какие они есть. Фактически их предназначением, выявленным в процессе длительного воспитания и обучения, и является служить обществу в качестве его руководителей и наставников. Это предназначение, эта необходимость отдать долг государству (не будем только забывать, что идеальному, а не любому) через служение ему, это самое натуральное принесение себя в жертву общему делу оказывается сильнее, чем нежелание вмешиваться в рутинные повседневные проблемы и вникать в людские дрязги и споры, чем стремление к спокойной уединенной жизни, наполненной созерцанием и беседами со своими учениками и другими философами.

Исполнение Предназначения – вот основа основ и исходная точка Закона. Сократ предпочел смерть по несправедливому приговору суда бегству из-под стражи, так как побег сделал бы его нарушителем закона и лишил его гражданства Афин, то есть вычеркнул бы из общества.

Сходные принципы лежат в основе одного древнего текста, который входит во все хрестоматии по истории права. Обычно из этого текста, известного у нас как «Законы Ману» и записанного в Древней Индии более двух тысяч лет назад, но в основе своей гораздо более древнего, цитируют только те фрагменты, где описывается кастовая система Индии, а также те, где дается систематизация преступлений и наказаний. Но на что опирается закон, из чего он проистекает? Из того, что индусы называют «дхарма» и что на русский язык часто переводится просто как «закон» или, того хуже, «образ жизни», теряя при этом глубину и философский смысл, так как дхарма представляет собой одновременно закон, принцип и цель существования. Прародитель людей Ману, которому приписывается установление «Законов», начинает свои наставления не с понятий преступления или наказания, а с сотворения мира, создания всех существ и, таким образом, строя картину всего сущего, он подводит читателя (слушателя) к понятию дхармы и ее противоположности – адхармы. «Для различения же деяний Он (Владыка) отделил дхарму от адхармы и подчинил эти живые существа двойственным состояниям – наслаждению и страданию» (I, 26). Следование дхарме, или правильное действие, ведет в конечном итоге к наслаждению, а нарушение дхармы, неправильное действие, приводит к страданиям и, согласно древним учениям, заставляет воплощаться вновь и вновь. Согласно Ману, все существа имеют свое особое предназначение: «И к какой деятельности Владыка предназначил каждое [существо], ее только оно само и выполняет, возрождаясь опять и опять» (I, 28).

Но зачем же тогда Богом были созданы люди? «А ради процветания миров Он создал из своих уст, рук, бедер и ступней брахмана, кшатрия, вайщия и шудру» (I, 31). Причем каждая каста и все они вместе имеют свое предназначение: «Для сохранения этой вселенной Он, пресветлый, для рожденных от уст, рук, бедер и ступней установил особые занятия» (I, 87). Таким образом, каждый человек, принадлежа к определенной касте, имеет свое предназначение и соответствующие особые занятия, необходимые для сохранения вселенной и процветания миров. И кажущееся нам сейчас несправедливым жесткое деление на касты по происхождению может быть понято только если принять во внимание, что, согласно индийской религии и философии, человек проходит последовательность рождений и каждая последующая реинкарнация является следствием предыдущих, поэтому ее условия, в том числе и то, где, когда, в какой семье человек родится, полностью определяется его деяниями в предыдущих воплощениях. Так предназначение и, возможно, судьба каждого человека сплетается с судьбой мира, в котором он возрождается вновь и вновь.

И уже только после того, как разъяснено предназначение каждой касты, Ману дает законы человеческого сосуществования. Какие-то из них могут показаться, на наш просвещенный взгляд, излишне суровыми, какие-то – наоборот, но все они восходят к единому источнику – закону существования человечества, его дхарме. И тогда подчинение законам, данным людям божественным Ману, – это не самоограничение и сдерживание себя, а естественное следование своему человеческому предназначению и руководство к наилучшему развитию и совершенствованию того, что заложено в человеке Природой. Человек должен исполнять законы не потому, что «так надо» и их нарушение приведет к наказанию, а потому, что так он остается человеком и не идет против собственной природы.

В наше время стало как-то не принято говорить о предназначении. Конечно, когда речь заходит об очень известных людях, это выглядит еще уместно, но попробуйте заговорить о предназначении применительно к «обычному» человеку, не обласканному вниманием и любовью широкой публики, и вы почти наверняка столкнетесь с непониманием и даже с неприятием этой идеи. «Быть человеком» сегодня как-то не актуально, намного более привлекательным выглядит быть богатым и знаменитым, а ради этого все средства хороши и вполне можно поступиться какими-то человеческими свойствами: дружбой, любовью, щедростью, отзывчивостью, сопереживанием.

И что мы имеем на сегодняшний день? Уголовный кодекс РФ 1996 года предусматривает около 250 видов преступлений, за совершение которых может быть назначено уголовное наказание, но можем ли мы по этому признаку считать наше законодательство более совершенным, чем Законы Ману, в которых дано всего 18 видов преступлений? Очевидно только, что человеческий ум становится все более изощренным в придумывании новых способов обойти закон, и законодательство с трудом успевает реагировать на них.

Поэтому очень хотелось бы вернуться к осознанию важности таких простых вещей, как «быть человеком», иметь свое предназначение и свою собственную судьбу, сколь бы скромными они ни казались. Вернуться к тому, чтобы люди могли ответить себе и другим на вопросы: «кто я такой и зачем живу?», «что для меня является самым важным в жизни?», «что я не могу, не имею права потерять?». А если у человека в душе порядок и этот порядок является отражением порядка в природе, то тогда соблюдение законов, происходящих из того же самого великого закона, из того же универсального порядка, станет для него естественным и легким, таким же легким, с каким брошенный вверх камень возвращается назад, к земле, естественно исполняя закон всемирного тяготения.

Дмитрий Захаров

Все ли в мире относительно?

Мне вспоминается старый анекдот о человеке, ползающем ночью под фонарем в поисках потерянного кошелька, и на вопрос о том, где он его обронил, машущего рукой в темноту. Смех вызывает объяснение потерпевшего: «Я ищу его здесь потому, что здесь светлее!»

Несмотря на такое многократно осмеянное поведение мы по-прежнему очень редко осмеливаемся искать там, где темно, хотя и очевидно, что «на свету» нужного нам нет. Шагнуть в темноту из освещенного круга понятных идей осмеливается не каждый, но без этого не будет никаких открытий…

Среди тех, кто пересек этот рубеж, – Альберт Эйнштейн. Кому-то он представляется в виде чудаковатого «Альберта Германовича», который только благодаря подсказке известного любителя пива догадывается, что «E=mc²». Более просвещенные знают его как великого физика, связавшего два привычных понятия в единое пространство-время и увидевшего его кривизну. Но большинство всерьез убеждено, что фраза «все в мире относительно» принадлежит именно ему. И успокоенно объявляют: «Ну, раз сам Эйнштейн так считает – то значит, точно. Нет в мире ничего абсолютного. А значит, нет ни идеалов, ни моральных ценностей, а все зависит от того, с какой точки зрения смотреть».

А между тем, теория его ничуть не менее заслуживает названия «Теория абсолютностей»…

…До своей всемирной известности А. Эйнштейн слыл, мягко говоря, чудаком и неудачником. Его выгнали из гимназии за год до ее окончания. Блестяще выдержав вступительные экзамены в Цюрихский политехникум, знаменитый в те времена европейский центр научных знаний, он был принят туда лишь через год из-за отсутствия аттестата зрелости. После его окончания два года не мог найти постоянной работы, да и потом несколько лет служил в бюро патентов в должности «эксперта 3-го разряда». Его нежелание «искать там, где светло», раздражало его коллег, сослуживцев, членов его семьи. Но темнота неизвестности манила его, несмотря на нужду и даже голод, преследовавшие его в период после окончания Политехникума.

Первая статья, содержащая результаты исследований, которые позднее были названы теорией относительности, вышла из печати в 1905 г. в ведущем физическом журнале того времени «Анналы физики». Ее автору было 26 лет. Теория относительности родилась из рассмотрения парадокса, с которым столкнулась физика на рубеже XIX–XX вв., и связана была с анализом распространения света в среде.

На первый взгляд, проблема движения не кажется нам очень уж интересной, и даже странно, что многие серьезные ученые потратили на ее изучение свои силы и время. Действительно, все мы видим вокруг себя некоторое пространство, в котором движутся или покоятся тела. Но вот беда – для различных наблюдателей, движущихся один относительно другого, неподвижными будут разные предметы. Например, если мы едем в поезде, то для нас неподвижны предметы, лежащие в купе, в то время как они движутся для человека, стоящего на платформе, мимо которой проносится поезд. Для большинства людей в житейском смысле неподвижно то, что не движется относительно Земли. Но как быть с гипотетическим наблюдателем, находящимся на Солнце? И вообще, можно ли найти во вселенной нечто «абсолютно неподвижное», с чем можно было бы соотносить движение любого предмета?

Одно время казалось, что ответ на этот вопрос положителен. На основании ряда экспериментов (в частности, основанных на наблюдении смещения видимого положения звезд при движении Земли) была сформулирована гипотеза о том, что свет представляет собой волны, распространяющиеся в «абсолютно неподвижной» среде, названной эфиром. Чтобы понять, с какой скоростью мы несемся в неподвижном пространстве, занятым эфиром, американским физиком Альбертом Майкельсоном, а позже и его соотечественником Эдвардом Морли были поставлены весьма точные опыты, которые, к величайшему удивлению ученых, эфира не обнаружили!

Ученые выдвинули ряд остроумнейших объяснений результатам опытов Майкельсона и Морли. Стало ясно, что наши представления о многих привычных вещах, мягко говоря, неточны. Чтобы понять, в каком положении оказались физики, можно сказать, что самое простое и в то же время абсурдное для рубежа XIX–XX вв. объяснение опытов Майкельсона и Морли состояло в том, что Земля абсолютно неподвижна! Попытка спасти «эфирную гипотезу» предположением о том, что Земля увлекает за собой часть эфира, «прилипшего» к ее поверхности, оказалась несостоятельной, так как предположение это противоречило другой серии опытов. Ирландский ученый Джордж Фитцджеральд предложил считать, что эфир «давит» на тела, движущиеся сквозь него, заставляя их сжиматься, причем расчеты для тел, движущихся со скоростью света, приводили к тому, что их длина в направлении движения должна равняться нулю. Это же объяснение даже в более общем виде предложил голландец Хендрик Лоренц; в частности, по его мысли, при движении через «эфирный ветер» часы замедляют свой ход.

Эти объяснения напоминают нам сейчас попытки «искать там, где светло»: они не могли оторваться от представлений об эфире и являлись подпорками под эту гипотезу. Эйнштейн же осмелился «шагнуть в темноту» и сделать то, что потом стало чуть ли не нормой для всей физики XX в.: отбросить то, что противоречит наблюдениям, и оставшееся считать физической реальностью, несмотря на всю кажущуюся абсурдность.

Эйнштейн отказался от существования эфира, отказался от понятия абсолютного покоя, от единого времени, текущего везде и для всех с одинаковым темпом, от понятия абсолютного размера, который одинаково характеризует протяженность предмета для всех наблюдателей. Отказался от столь очевидного правила сложения скоростей: для всех, что плавал на лодке по реке, стрелял на ходу из лука или ходил по мчащемуся вагону поезда совершенно ясно, что скорость лодки складывается из скорости течения воды и скорости лодки относительно воды и т. п. Однако это оказалось не так для больших скоростей, близких к скорости света. Итак, рухнули все привычные свойства движения и покоя. А что взамен?

Во-первых, Эйнштейн ввел два основных постулата. Первый из них звучит, скорее, как философский, а не физический закон: «Не существует способа, чтобы установить, находится ли тело в состоянии покоя или равномерного движения». Этот постулат, по сути, утверждает, что абсолютного покоя не существует. Второй постулат – более физический: «Независимо от движения своего источника свет движется через пустое пространство с одинаковой скоростью». Его следствием является то, что скорость света одинакова для любого наблюдателя во вселенной.

А во-вторых, взамен прежних появились новые абсолюты, не столь очевидные в повседневности, но единственные, которые могли создать непротиворечивую картину мира. Об одном из них речь шла в предыдущем абзаце – скорость света абсолютна! Второй абсолют связывает воедино пространство и время: если каждое событие описывать четырьмя числами – тремя пространственными координатами (x, y, z) и четвертой – временем t события, то для любого наблюдателя одинаковым является пространственно-временной интервал между двумя событиями, величина которого дается формулой

s = (x² + y² + z² – c²t²) / 2,

где c – скорость света. Множество следствий из приведенных постулатов весьма экзотичны, их трудно принять обыденным сознанием (подтверждением этому служат множество дискуссий, которые ведутся в том числе и в Интернете теми, кто не дал себе труд достаточно глубоко изучить теорию относительности). Тем не менее в верности этой теории убеждают не только экспериментальные подтверждения, но и удивительной красоты принципы симметрии природы, которые встают за ней. Например, теория относительности утверждает, что в физической системе все законы действуют вне зависимости от того, движется она или покоится. Теория утверждает равноправие всех точек пространства и времени, всех направлений в пространстве, утверждает новую физическую реальность – пространство-время со своей симметрией, устанавливает связи между гравитацией и инерцией, между массой и энергией.

Многие понятия, прежде считавшиеся самостоятельными и никак между собой не связанными, в теории относительности представляются как разные грани единой реальности. Благодаря ей мир сейчас видится нами значительно более «единым», чем в классической физике, тем самым на новом уровне возрождаются представления древних культур о всеобщей взаимосвязи всего сущего.

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Хаос: время перемен

Кружится разноцветная толпа. Шутки, смех, всеобщее веселье, бьющее через край… Карнавальный вихрь подхватывает, несет за собой, и ты растворяешься в нем, испытывая удивительное чувство легкости, раскрепощенности, свободы от жестких форм повседневности.

Так рисуется нам новогодний праздник. Хочется стряхнуть с себя груз проблем, забыть о них, выйти из привычной оболочки.

Оказывается, такой способ встречи Нового года – не выдумка нашего времени, а дань очень давней традиции, отражавшей представления древних об устройстве космоса, то есть упорядоченного мира, о том, как он живет и развивается.

Мифологические представления о времени рисуют его нам в образе колеса Сансары, вращающего мир в бесконечной череде воплощений и разрушений, или в образе спирали. В ритуальных цикличных календарях регулярная смена сезонов упорядочивает мир, творит космос из хаоса, выражая разум Творца. Любое творение, возникшее и развивающееся по гармоничным божественным законам, древние называли космосом. Космосом может быть весь проявленный мир или отдельно взятое государство, город, семейный род.

С момента творения космоса начинает течь время, свое собственное для этого творения, и возникает пространство, в котором оно существует. Это своего рода пространственно-временная капсула, хронотоп. С каждым новым этапом развития космоса разрушается старый и приходит новый хронотоп, их чередование задает ритм Истории. Хронотопы не повторяются, но удивительным образом через хаос, через кажущийся полный беспорядок просачивается то, что несет опыт предыдущего этапа; хаос здесь – и творец новых форм, и разрушитель старого, он служит фильтром, не пропускающим через себя отжившее, переносящим лишь семена, зародыши нового существования.

В природе этот ритм чередования хронотопов виден в смене времен года. Своеобразным этапом хаоса является середина зимы, и поэтому во многих традициях праздник Нового года связывается с обновлением, отбрасыванием старого. Иногда это выражается даже буквально – в выбрасывании старых вещей, иногда символически – в ярких, шумных, хаотических праздниках, в зажигании нового огня.

Это было не просто время отдыха от бытовой повседневности. Считалось, что Новый год – время возвращения Золотого века, момент полного согласия людей и богов, момент соприкосновения с истоками всего сущего. Этот праздник служил своего рода глотком священного воздуха, который питал живительной силой весь следующий год.

Мифологическое восприятие времени и пространства древнего мира оказалось очень близким к современным научным представлениям. Анализ математических моделей сложных систем показал, что существуют универсальные сценарии развития, очень схожие с мифологическими.

Эти сценарии показывают существование разных фаз. В фазе беспорядка перемешаны разнородные и равноправные формы движения – так называемые моды. Когда наступает следующая фаза развития, из множества мод выделяются некоторые, наиболее устойчивые. Какие именно моды будут устойчивыми, зависит, с одной стороны, от структуры системы, то есть от ее внутренних параметров, а с другой стороны, от внешней среды. Так что новое состояние системы определяется ее почти «мифологическими» свойствами – можно говорить о внутреннем и внешнем пространстве системы.

Выделенные моды растут и приобретают черты устойчивого упорядоченного существования – космоса. Но время существования этих устойчивых мод ограничено, и рано или поздно они вновь исчезают в хаосе, снова рождающем новые формы. В математических моделях можно увидеть, как хаос «растворяет» формы, существовавшие на предыдущем этапе, и как осуществляется преемственность. Например, из хаотического теплового движения молекул воздуха рождается вихрь циклона, он живет несколько дней, а затем распадается на множество более мелких, и один из них может дать начало новому циклону.

Те же этапы ясно видны в исторических процессах (этапы хаоса здесь проявляются как социальные революции). Их можно заметить и в жизни отдельных живых организмов и их сообществ, и в развитии «неживых» физических, химических и других систем – например, в волнах, возникающих на поверхности океана, в узорах на поверхности твердых тел, в упорядоченных структурах в реакциях химической кинетики и т. п.

По сути, между переходными этапами хаоса во всех системах существуют мифологические хронотопы, рожденные взаимодействием текущего времени и структурой внутреннего и внешнего пространства системы. В этом смысле мифы и сейчас могут служить моделью окружающей реальности. Современное знание наполняет их новым содержанием, придает новый смысл символическим образам.

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Возраст Земли

В 1654 году архиепископ Ашер, основываясь на Библии и данных астрономии и нумерологии, установил, что Земля была сотворена 23 октября 4004 года до н. э. в 9 часов утра. Сегодня христианские, исламские и иудаистские богословы, основываясь на религиозных текстах, утверждают, что Земле и Вселенной не больше 6000–10 000 лет. Китайские мифы говорят, что наша планета циклически создается и разрушается каждые 23 миллиона лет. Согласно индуистской космологии, ей примерно 2 миллиарда лет. Современные же ученые, использующие метод радиометрической датировки, абсолютно уверены, что она существует 4,5–4,6 миллиарда лет.

Нам одинаково сложно представить себе как тысячу, так и миллион, а тем более миллиард лет. Но все же что-то подсказывает, что таких принципиальных расхождений в датировках быть не должно. Возможно, оценивая возраст нашей матушки Земли разными способами, мы каждый раз что-то упускаем, если получаем столь отличающиеся друг от друга цифры. Мы можем доказывать справедливость какого-то одного метода, а можем привести их к общему знаменателю, «примирить» их – и это второе, пожалуй, будет лучшим критерием правильности оценки. Но такое станет возможно лишь в том случае, если мы решимся оставить за каждым из методов право на ошибку. Ведь если более-менее понятно, что священные тексты говорят не о физических, а о символических годах и периодах, то современные научные методы представляются абсолютно непогрешимыми. Но так ли это?

Уже в XIX веке ученые пытались определить возраст Земли, основываясь на предположении о линейности, поступательности тех процессов, которые протекают на ней и сегодня: увеличение солености океанов, охлаждение планеты, образование осадочных пород. Анализируя скорость этих процессов, ученые вычислили время, за которое Земля должна была принять свой современный вид и состояние. Итоговые оценки ее возраста колебались от 3 до 15 миллионов лет. Возможно, потому, что наблюдаемые процессы не были до конца поняты. Но в 1896 году было открыто явление радиоактивности, и это привело к развитию методов радиометрической датировки, которые к середине XX века стали давать казавшиеся надежными цифры. Во всяком случае, разногласия между учеными по вопросу возраста Земли прекратились: появился признанный всеми метод. В чем же его суть?

Принцип радиометрической датировки очень прост. Атомы некоторых элементов (урана, радия, тория и других) не остаются постоянными. Исходный, называемый материнским элемент спонтанно распадается, превращаясь в стабильный дочерний. Например, уран-238, распадаясь, превращается в свинец-206, а калий-40 – в аргон-40. Измеряя количество материнских и дочерних элементов в минерале, можно вычислить время, прошедшее с момента его образования: чем больше процент дочерних элементов, тем старше минерал. Правда, есть некоторые сложности. Даже если мы будем считать скорость распада постоянной (а радиоактивность известна всего-то 100 лет), то все равно часть дочерних элементов могла присутствовать в минерале изначально и исказить результат. Также известно, что если после кристаллизации минерал вновь плавится, то радиоактивные часы перезапускаются.

Сегодня известно множество примеров сбоя метода радиометрической датировки. Например, калий-аргоновый метод дал возраст от 160 миллионов до 2,96 миллиардов лет для гавайской лавы, извергнувшейся в 1800 году! Аналогичная история произошла с определением возраста черепа примата (этот череп известен как образец KNM-ER 1470). Был получен результат 212–230 миллионов лет, но ведь в это время людей вообще еще не было! Если говорить о тенденции, то во многих подобных случаях радиометрический метод слишком «старит» исследуемые образцы. Тем не менее сегодня он один дает, за редкими исключениями, согласованные результаты – близкие даты для одинаковых исследуемых образцов.

Согласно радиометрической датировке, самым старым на Земле минералам 3,96 миллиарда лет, а самым старым монокристаллам – 4,3 миллиарда. Ученые, правда, считают, что сама Земля старше, потому что радиометрический отсчет ведется от момента кристаллизации минералов, а планета какое-то время еще существовала в расплавленном состоянии. Эти данные вкупе с результатами исследований изотопов свинца в метеоритах позволяют сделать вывод о том, что вся Солнечная система сформировалась приблизительно 4,55 миллиарда лет тому назад. Повторю: это самые последние данные науки.

Ближе всего к ним, как ни странно, самые древние представления о возрасте нашей планеты. Согласно индусской философии, Земле в 2008 году исполнилось 1 972 949 109 лет, а всего она проживет в общей сложности 4,32 миллиарда лет – «день Брахмы», после чего умрет, и все ее низшие, материальные элементы распадутся. После периода отдыха, или «ночи Брахмы», такой же продолжительности она опять родится. Наша соотечественница Елена Петровна Блаватская утверждала, что эти цифры более или менее соответствуют доктрине Трансгималайского Братства, посланницей которого она была. Но почти в два раза, то есть существенно, расходятся с данными современной науки, несмотря на детальное указание сроков. Означает ли это, что древние индийские учения надо считать ошибочными? Только в том случае, если мы принимаем ключевые предположения, на которых базируется метод радиометрической датировки, а именно что радиоактивный распад начался сразу же, как сформировалась Земля, и что скорость его оставалась неизменной на протяжении всей истории планеты. Проверить эти предположения мы не можем, но можем немного глубже вникнуть в древние представления об эволюции Земли.

Согласно теософским учениям, принесенным на Запад Е. П. Блаватской, эволюцию Земли можно представить в виде нисходящей и восходящей дуг. Первую половину своей жизни (нисходящая дуга) Земля постепенно уплотнялась из первоначального эфирного во все более и более плотное состояние. Примерно 4,5 миллиона лет тому назад началась вторая половина жизни Земли (восходящая дуга), в течение которой она постепенно снова вернется в эфирное состояние. С точки зрения древней философии, объединявшей в себе науку и метафизику, радиоактивный распад как раз является признаком эфиризации, разуплотнения Земли. В настоящее время известно 118 химических элементов. Все трансурановые (с атомным номером больше 92) элементы очень нестабильны; некоторые не существуют в природе и известны только потому, что были искусственно синтезированы в лаборатории. Весьма вероятно, что несколько миллионов лет назад, когда Земля достигла точки максимальной материальности, эти химические элементы были более устойчивыми, чем сегодня. С началом второго периода жизни Земли (восходящей дуги) самые тяжелые элементы первыми стали радиоактивными. Поскольку процесс разуплотнения продолжается, более легкие элементы тоже станут нестабильными и скорость распада вырастет.

Таким образом, древние учения не говорят, что в прошлом скорости распада были иными, но утверждают, что большая часть истории Земли до настоящего момента характеризовалась уплотнением материи – процессом, противоположным радиоактивности. На восходящей дуге более тяжелые элементы стремятся распасться на более легкие, тогда как на нисходящей более легкие элементы стремятся объединиться в более тяжелые. Метод радиометрической датировки не допускает подобного представления. Считается, например, что весь уран в минерале присутствовал с момента его образования и что свинец был получен в основном в результате распада урана. То, что уран мог быть получен материализацией свинца, просто не допускается. Это приводит к существенному завышению реального возраста образца. Получается, что этот метод может дать хорошие относительные, но не абсолютные цифры.

Ученые признают, что более легкие элементы могут превратиться в более тяжелые посредством ядерного синтеза, но сегодня преобладает мнение, что это происходит только при температурах в миллионы градусов, которые, как считается, существуют в звездах. Однако биолог Луи Кервран и другие исследователи показали, что и в живых организмах, и в мире минералов некоторые элементы превращаются в более тяжелые без экстремально высоких температур и давления.

На сегодняшний день существуют следующие расхождения между древними учениями и современной наукой в датировке геологических периодов.

1. Палеозойская эра началась примерно 240 миллионов лет назад (наука: 540 миллионов). Делится на кембрийский, силурийский, ордовикский, девонширский, угольный, пермский периоды.

2. Мезозойская эра началась примерно 44 миллиона лет назад (наука: 245 миллионов). Делится на триасовый, юрский, меловой периоды.

3. Кайнозойская эра началась примерно 8 миллионов лет назад (наука: 66,4 миллиона). Делится на третичный (подразделения: палеоцен, эоцен, олигоцен, миоцен, плиоцен), четвертичный (подразделения: плейстоцен, голоцен) периоды.

4. Четвертичный период начался с ледникового периода плейстоцена приблизительно 870 000 лет назад (наука: 1,6 миллиона), который закончился исчезновением многих разновидностей больших млекопитающих приблизительно 10 000 лет назад в момент перехода к голоцену.

Эти расхождения, очевидно, вполне можно устранить, если допустить, что существовал (пусть в далекие времена) процесс уплотнения, противоположный тому, что сегодня называется радиоактивностью. Иными словами, если мы дадим право на существование одной из самых древних моделей эволюции нашей планеты.

Подведем краткий итог. Даже такое беглое сравнение высокотехнологичного современного метода датировки с архаическими учениями не только не отвергает последние, но, наоборот, указывает перспективные пути взаимодействия. Представления древней философии способны снять противоречия в вычислении возраста минералов, если будут восприняты и применены в научной среде. И можно только догадываться, сколько прекрасных открытий нас ждет, когда настанет счастливое время не архивирования, а внимательного изучения древних традиций и ключей к пониманию мироустройства, которые они хранят.

Вадим Карелин

Происхождение мира

Происхождение мира – один из самых распространенных мифологических сюжетов. Анализ космогонических мифов разных культур позволяет выделить две основные идеи, два сценария, согласно которым возникал и развивался мир. Первая – это идея творения, а вторая – идея развития.

Сюжет, соответствующий идее творения, рассказывает о том, что мир был создан таким, каков он есть сейчас. Создателем этого мира является сверхъестественное существо. Яркий пример, иллюстрирующий идею творения, – библейский миф.

Другой сюжет говорит о том, что мир постепенно развивался из некоторого первобытного состояния, проходя определенные этапы. Началом мира является Хаос (Гесиод, Древняя Греция), мировые воды (Веды, Индия), яйцо (мифы Китая, Индии, северных народов Европы) и т. п.

Первый подход получил название креационизма, второй – эволюционизма.

Характерной особенностью мифов о сотворении мира является то, что, согласно им, мир творится в некоторой точке – центре мира, из которой начинает разворачиваться пространство; в момент создания начинается и течение времени.

Совершенно неожиданно для многих ученых в начале XX века эти мифологические концепции получили естественнонаучные подтверждения. Дело в том, что укоренившиеся с началом господства христианской идеологии представления о неподвижной Вселенной, созданной Творцом в начале времен, распространилось и на науку. Начиная с эпохи Возрождения ученые даже не предполагали, что Вселенная может участвовать в поступательном эволюционном движении. Со времен античности считалось, что планеты и звезды движутся по циклическим повторяющимся траекториям, каждая в своем ритме, и звездное небо являлось идеалом повторяемости «правильных» движений. Сама Вселенная, согласно представлениям науки, либо ограничена сферой неподвижных звезд, либо бесконечна.

Однако накапливалось все больше фактов, противоречащих таким представлениям. Среди них – гравитационный, космологический парадоксы, гипотеза о тепловой смерти Вселенной. Гравитационный парадокс состоит в том, что если заполнить все бесконечное пространство равномерно распределенной массой, то невозможно будет объяснить видимое движение небесных тел. Фотометрический парадокс говорит о том, что если во Вселенной бесконечно много звезд, то яркость ночного неба должна быть больше яркости Солнца. Тепловая смерть Вселенной должна наступить, так как все пространственные неоднородности температуры со временем сглаживаются, и Вселенную ждет будущее, в котором все пространство будет однородным и нагретым до температуры чуть выше абсолютного нуля.

Эти и другие трудности привели А. Эйнштейна к необходимости пересмотра классических представлений о пространстве, времени и тяготении, в результате которого родилась общая теория относительности, а чуть позже (в 1917 году) – и первая модель Вселенной, основанная на новой релятивистской физике. Однако и в этой модели Вселенная мыслилась как неизменная во времени, и были даже приняты специальные меры, чтобы сохранить ее стационарность.

В 1922–1924 годах Александр Фридман, петербургский физик, получил первые нестационарные решения уравнений А. Эйнштейна. Эти решения показывали, что Вселенная может либо расширяться, либо сжиматься. Многие физики и сам А. Эйнштейн к этим решениям отнеслись как к математическому фокусу, лишенному физического смысла, – настолько укоренившимся был стереотип раз и навсегда созданной Вселенной. Однако открытие астрономом Э. Хабблом в 1928 году Красного смещения в спектрах далеких звезд подтвердило, что Вселенная расширяется. Анализ этого факта и других, появившихся позже, позволяет сейчас говорить о том, что около 13,7 млрд лет назад Вселенная действительно родилась из точки или, точнее, из колоссально малой области пространства. С этого момента, по представлениям современной науки, и начало свой бег время и родилось пространство. Эта теория в науке стала общепринятой и получила название теории Большого взрыва. Блестящим, хотя и косвенным подтверждением ее явилось открытие в 60-х годах XX века реликтового космического излучения. За это открытие его авторы были удостоены Нобелевской премии.

Дальнейшие исследования показали, что глобальные процессы изменения Вселенной на первых порах шли с колоссально большой скоростью, потом характерный темп этих процессов качественного изменения форм Вселенной замедлился – лишь ее видимые границы продолжают увеличиваться со скоростью света. В этом смысле творение Вселенной от полной непроявленности до появления светил (первых звезд) действительно произошло за относительно короткий срок (по сравнению со временем существования Вселенной) – в этом смысле можно говорить о том, что в какой-то степени реализуется гипотеза креационизма. В то же время мир действительно развивается путем усложнения от первозданной первоматерии (Хаоса), как это описано в эволюционистских сюжетах. К такого рода парадоксам, когда для описания явления привлекается два (и более) подхода, на первый взгляд противоречащих друг другу, привыкла современная наука: в XX в. Нильс Бор сформулировал принцип дополнительности, философская трактовка которого состоит в том, что сложное явление требует для своего описания нескольких языков, вскрывающих разные его грани.

Современные наблюдения позволяют утверждать, что процессы творения Вселенной отнюдь не закончились. Как в космических масштабах, так и в масштабах микрокосмоса (то есть в упорядоченных сложных системах – планета, человечество, этнос, биологический вид, организм и т. п.) идут процессы творения по сценариям, схожим с мифологическими. Тем самым мифы о сотворении дают универсальные модели рождения и развития как всего космоса в целом (Большой взрыв), так и его малых частей («маленькие Большие взрывы»). Наличие «маленьких Больших взрывов» делает несостоятельной и гипотезу тепловой смерти Вселенной. Можно образно сказать, что в мире действуют две силы: первая – активно творящая, имеющая взрывной характер, и вторая – ограничивающая, придающая формы результатам безудержного творения; гармоничное существование мира зависит от равновесия между этими силами. На символическом языке мифа эти силы олицетворяют боги: Дионис и Аполлон в Древней Греции, Вишну и Шива с одной стороны и Брахма с другой в Древней Индии и т. п.

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Неслучайная случайность. Возникновение жизни на Земле

Случайно ли возникла жизнь на Земле, или ее создал Творец? Издавна споря друг с другом по этому вопросу, натурфилософы и теологи почему-то не обращают внимания на то, что в любом случае для перехода неживой материи в живую необходим целый комплекс планетарных и даже космогонических условий. И на самом деле, мы наблюдаем поразительно целенаправленное влияние совершенно разных, не связанных между собой никакими причинно-следственными отношениями феноменов, «устремленных» на формирование живой материи, без которых никогда бы не возникла на Земле «животворящая» экологическая ниша.

Начнем с положения Солнца в Галактике. Радиус Млечного Пути 20 000 парсек, и в своем движении вокруг ядра наша Галактика разделяется на четыре спиральных рукава. Между рукавами Стрельца и Персея нет активного звездообразования, и именно в этой спокойной области шириной не более 800 парсек, вдали от вспышек сверхновых звезд и столкновений с другими звездными образованиями, находится наша Солнечная система.

Солнце движется по эллипсу, плоскость которого почти параллельна плоскости Галактики. Это исключительно важно, потому что даже малое наклонение орбиты Солнца к плоскости Галактики привело бы к нарушению стабильности облака Оорта, откуда на Землю обрушился бы уничтожающий все живое кометный град.

Наше Солнце – желтый карлик класса G2, в Галактике и за ее пределами не обнаружено ни одной звезды, основные физические характеристики которой полностью совпадали бы с параметрами Солнца и способствовали бы возникновению живой материи.

Солнечная система образовалась путем конденсации газопылевой туманности 5 миллиардов лет тому назад, при этом масса и химический состав центральной звезды оказались таковы, что обеспечили ее продолжительное и равномерное свечение в течение всего этого времени. Если масса любой новообразованной звезды меньше 1,4 массы Солнца, то в результате своей скоротечной эволюции она превращается в горячий и плотный белый карлик, остывающий в течение сотен миллионов лет. Наоборот, звезды с массой от 1,4 до 2,5 масс Солнца не могут перейти в устойчивое состояние белого карлика и, сбросив оболочку, катастрофически быстро сжимаются до нескольких километров в диаметре, разогреваясь при этом до сотен миллионов градусов, и потом, стремительно остывая, превращаются в «плотно упакованные» нейтронные звезды.

Важным для сохранения жизни и наиболее существенным свойством нашего светила является практически постоянное в течение четырех миллиардов лет излучение с колебанием энергии в пределах 1–2 %, что благотворно сказалось на эволюционных преобразованиях неживой материи на Земле. Казалось бы, в таких же условиях неизменности исходящего от Солнца светового потока находятся и другие планеты земной группы: Меркурий, Венера, Марс, – однако никакой белковой активности на них пока не обнаружено. Возможно, потому, что в отличие от них Земля отстоит от Солнца на расстоянии, которое обеспечивает поддержание освещенности мощностью 1370 джоулей на один квадратный метр ее поверхности. Энергетический поток, приходящий от Солнца на Землю, зависит в большой степени от расстояния до Солнца, и именно этот параметр земной орбиты создает самые благоприятные условия для зарождения и существования живых организмов!

По расчетам астронома Харта, если бы орбита Земли была ближе к Солнцу всего на 5 %, то первичная вода никогда бы не сконденсировалась в моря и океаны. Из-за парникового эффекта наружная оболочка Земли перегрелась бы и стала схожа с поверхностью Венеры. Если бы, наоборот, расстояние от Солнца до Земли было больше всего на 1 %, то за счет подавления парникового эффекта началось бы разгоняющееся оледенение планеты.

Постоянство падающего в течение года на Землю солнечного потока поддерживается еще одним параметром земной орбиты – ее эксцентриситетом, который равен 0,02 и обеспечивает почти круговое движение планеты вокруг Солнца. Всем известны сезонные изменения климата, чередующиеся для Северного и Южного полушарий и связанные с наклоном экваториальной плоскости Земли к плоскости ее орбиты. Если бы эксцентриситет последней был больше, то на существующие на Земле сезонные колебания температуры наложились бы контрастные перепады солнечной энергии, приводящие к переохлаждению, когда планета находится в точках апогея, и перегреву, когда она проходит точки перигелия. При таких гипотетических условиях поверхность Земли превратилась бы в ледяную пустыню, где не смогли бы развиться сложные органические структуры.

В 1996 году китайские геологи обнаружили на горе Янышань окаменелые остатки сине-зеленых водорослей, которые под воздействием солнечного света приобретали светлый оттенок и росли вертикально, а после захода солнца становились темнее и росли горизонтально. Ученые рассчитали ежедневный, месячный и годовой ритмы роста водорослей. Выяснилось, что 1,3 миллиарда лет назад год на Земле был равен примерно 567 суткам, длившимся около 15,5 часов. На основе этих данных можно сделать интересный вывод: за 1,3 миллиарда лет продолжительность года на Земле не изменилась. Действительно, древний год длился 567 x 15,5 = 8788 часов, и это с точностью до 0,5 % равно продолжительности современного года: 364,25 x 24 = 8742 часов. Такая стабильность благоприятно сказалась на развитии жизни на планете.

Из приведенных данных также следует, что отношение времени оборота Земли вокруг своей оси ко времени ее обращения вокруг Солнца за последние 1,3 миллиарда лет увеличилось с 0,0273 до 0,0658. Для Венеры и Меркурия эти отношения равны 1,1 и 0,68 соответственно, что объясняется неравенством нулю момента сил, действующих на планеты, форма которых отлична от сферической. Из-за этого угловые скорости планет со временем уравняются с их вращением вокруг Солнца, и они будут обращены к нему, как Луна к Земле, всегда одной стороной. Сторона, повернутая к Солнцу, раскалится до предела, а на противоположной будет царствовать космический холод. Землянам эти катаклизмы не грозят, так как вязкое железо-никелевое ядро нашей планеты совпадает с ее осью вращения, что препятствует замедлению вращения и синхронизации ее угловой скорости со скоростью вращения вокруг Солнца.

Современная физика показала, что существование Мироздания обеспечивается превышением уровня электромагнитных сил над гравитационными в 10⁴⁰ раз. Если бы это различие оказалось равно 10⁴¹, то есть если бы силы гравитации уменьшились в 10 раз, – ее давление на внутренние сферы звезд не смогло бы повысить их температуру до уровня ядерного синтеза. И наоборот, если бы это соотношение составило 10³⁹, то есть если бы при постоянстве электромагнитных сил больше чем в 10 раз увеличились силы гравитации, – время горения звезд и нашего Солнца резко сократилось бы.

Взаимодействие указанных сил связывает протоны и нейтроны в ядре атома, благодаря чему образуются различные химические элементы, как легкие (литий, водород), так и тяжелые (золото, свинец). Уменьшение сил взаимодействия на 2 % привело бы к переходу всего вещества Вселенной в водород, и наоборот, при их увеличении на 2 % все вещество перешло бы в тяжелые металлы.

Все это свидетельствует о существовании сложной и целесообразно организованной космической материи, в которой учтены самые тонкие физические соотношения, обеспечившие возникновение и существование жизни.

В дополнение к космогоническим факторам природно-климатические условия на Земле сложились так «удачно», что из четырех близких по свойствам гидридов: кислорода, серы, селена и теллура – только соединение Н₂О в его жидком виде стало местом возникновения жизни. Вероятность подобного события оказалась в прямой зависимости от другого астрономического фактора – неизменности светимости Солнца за всю историю существования Земли. Если бы за это время (около 3 миллиардов лет) светимость Солнца изменилась хотя бы на 10–15 %, вся вода на Земле перешла бы в пар или лед, при которых органическая жизнь не смогла бы возникнуть.

С другой стороны, изучение молекулярной структуры воды помогло ученым понять, что это уникальный активный растворитель, способный образовывать связи с молекулами почти всех веществ. Ближайшие более тяжелые химические аналоги воды, упомянутые выше, при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении являются газами. «Вода» из этих элементов может существовать в жидкой фазе только в интервале температур –80–95 °C и не могла стать универсальным источником энергии для подпитки живых и неживых материальных форм.

Тепловые свойства воды оказались чрезвычайно полезны для сохранения жизни. Поскольку лед имеет структуру тетраэдра с пятой «упакованной» в центре молекулой воды, он, занимая больший объем, плавает на поверхности акватории. В противном случае водоемы промерзали бы от дна к поверхности, и биологическая жизнь в воде при понижении температуры на несколько десятков градусов ниже нуля прекратилась бы.

В летний период благодаря необычайно большой теплоте испарения в пар переходит незначительное количество воды, предохраняя нижние слои акваторий от чрезмерного нагревания. Слой воды в 1 см поглощает 94 % падающей на ее поверхность солнечной энергии, при этом суточные изменения температуры над поверхностью океана не превышают 1 °C, а годовые 10 °C.

Вода – это единственное вещество (кроме ртути), обладающее в жидком состоянии минимумом теплоемкости при +4 °C и максимумом теплоемкости при температуре +36,6 °C (знакомая цифра?).

Принято считать, что белковая жизнь на Земле возникла потому, что для первичных организмов, случайно возникших в аминокислотном бульоне Мирового океана, сложившиеся на планете природные условия оказались благоприятны. Но можно рассуждать иначе: белковые организмы возникали в жидкой среде и погибали, пока не сложились природные условия, позволившие закрепиться тем из них, которые выработали механизм поглощения внешней энергии в количествах, достаточных для сохранения вида. Это предполагает существование некой граничной материи, переходной от неживой формы к живой.

Трудно охватить бесчисленное множество мест, где впервые могла образоваться живая структура, ставшая, может быть, прародительницей жизни на Земле. Можно лишь предположить, что это произошло там, где слились воедино многие природно-климатические факторы: специфический химический состав воды, состояние береговой полосы с отмелями, обилие размывов древних отложений, близость геотермального источника, наличие теневой и освещенной зон, колебания уровня воды при отливах и приливах, частота гидродинамических ударов при землетрясениях.

Немаловажным, но редко замечаемым фактором необходимо считать тот громадный временной ресурс, который неживая природа использовала для созидания на Земле бесконечного разнообразия естественных форм. Среди их бессчетного множества выделилась группа азотсодержащих органических веществ, обладавших двойственными – кислотными и основными – свойствами. К этой же группе принадлежат аминокислоты, которые уникальны тем, что в составе их структур есть звенья, открытые для присоединения других групп элементов и самих аминокислот. Благодаря этому свойству аминокислоты могут соединяться друг с другом, выделяя воду и образуя бесконечно протяженные цепочки – биополимеры, макромолекулы, содержащие до сотен тысяч аминокислот.

Эти и другие, еще не известные современной науке факторы среды сложили в комплексе тот экологический зонтик, под которым возникали и распадались первые граничные клетки, еще не доказавшие своего права на существование.

Очень трудно представить себе одномоментное появление среди нагромождений неживой материи клеточных структур с содержащимися в них сложными нуклеиновыми кислотами. Математические методы оценивают такое событие как невозможное. И поневоле задумаешься, случайно ли такое совпадение космогонических и планетарных факторов. А может, это промысел Высшего Разума?

Александр Мартыненко

Эволюция с точки зрения естествознания

Проблема движения для человека многогранна и остра. Мы ежедневно перемещаем свое тело хотя бы с дивана до стола, часто – от дома до работы, а иногда – в другие города и даже страны. И понимаем, насколько это нелегкое дело – механическое перемещение, оно требует затрат сил и денег.

Есть и другое движение, оно связано с качественными изменениями. Закипающий чайник «движет» воду от жидкости к пару, а холодильник – «в другую сторону», от жидкости ко льду. Заметить это движение можно по изменениям свойств, параметров воды; иногда оно плавное и непрерывное (изменение температуры), а иногда происходит скачком – как при закипании или замерзании воды.

Античные мыслители досократовской поры выделяли еще один вид движения и называли его «существенным». Это изменение обязательно содержало проход через смерть и возрождение. Древняя натурфилософия считала, что это основной вид движения: именно так, через постоянное чередование умирания и возрождения, существует весь мир. Отсюда и представление о спирали – древнем символе времени, и мифы о вечном возвращении, и божества, символизирующие цикличность развития природы, – Осирис в Египте, Персефона, Дионис в Древней Греции, финикийский Адонис и другие.

А что думает о движении наука? Движется ли мир куда-нибудь или вечно пребывает в циклической повторяемости, а то и в неподвижности?

Простой ответ на этот вопрос звучит так: да, в мире есть и движение поступательное, и циклическое, а есть и примеры неподвижности.

Но нас сейчас интересует мир вообще, в целом. Можно ли за множеством актов движения разглядеть что-то общее, тенденцию развития, а еще лучше – цель? Надо сказать, что такие вопросы раньше относились не к науке, а, скорее, к вере, религии или философии. Во времена господства христианской идеологии в Европе бытовали представления о неподвижной Вселенной, созданной Творцом в начале времен. Со времен античности считалось, что планеты и звезды движутся по циклическим повторяющимся траекториям, каждая в своем ритме, и звездное небо являлось идеалом повторяемости «правильных» движений; сама же Вселенная представлялась либо ограниченной сферой неподвижных звезд, либо бесконечной – к этим представлениям вернулись в эпоху Возрождения. Но к XXI в. масштабы научных знаний оказались столь разнообразны, что естествознание рискует ставить и такие вопросы, которые раньше относились только к ведению веры, – в частности, вопросы эволюции, ее сущности, предопределенности, направления и цели.

Большинство исследователей теперь склонно считать, что эволюция все-таки есть и мир в целом изменяется от простого к сложному. Сейчас это кажется само собой разумеющимся, однако за этой тривиальностью стоит вековая борьба идей, которая и сейчас еще не затихла – до сих пор еще время от времени появляются научные группы, исповедующие представления о неподвижности мира в целом или даже о его инволюции – упрощении, деградации.

Что же можно им противопоставить?

Трудно отрицать, что мир усложняется, то есть теряет симметрию (по крайней мере, начиная с масштабов, сравнимых с размерами атомных ядер). Действительно, первый этап полной однородности, свойственной первобытному Хаосу, сменился чуть более структурированным, когда были рождены простейшие составные части материи – протоны, нейтроны, электроны, отличающиеся друг от друга. Усложнение химических элементов тоже идет по нарастающей – от простейших водорода и гелия ко все более тяжелым и сложно устроенным. Образование твердых тел – минералов – приводит к дальнейшей утрате симметрии: в атомной решетке появляются выделенные направления, отсутствовавшие в межзвездном газе или расплаве магмы. Появление живых организмов сопровождается хиральной чистотой составляющих их органических соединений – в природе равновероятно могут встречаться молекулы-изомеры различной структуры, а в составе живых организмов используется только один тип структуры. Ряд можно продолжить – но свойства разума, устройство человеческого общества и тому подобные вопросы выходят за рамки естествознания.

Итак, в том смысле, о котором повествует предыдущий раздел, мир движется усложняясь. Но что это – случайное стечение обстоятельств или предопределенность, заложенная изначально?

В истории Вселенной есть этапы, когда, кажется, по-иному и быть не могло. Например, структура элементарных частиц – протонов, электронов – и законы их взаимодействий таковы, что других элементов таблицы Менделеева создать нельзя. Значит, химическая эволюция предрешена и безальтернативна. Законы гравитационного взаимодействия неизбежно приводят к сгущению облаков межзвездного вещества – значит, звезды и планеты обречены на свое возникновение.

Но есть и другие этапы, прохождение которых кажется случайностью. Так, на ранних этапах существования Вселенной произошел «случайный» перекос: частиц материи оказалось немного больше, чем антиматерии (на один миллиард частиц антиматерии приходилась одна лишняя частица материи). Благодаря этому после взаимного уничтожения осталось то, из чего можно было построить звезды, планеты, живых существ и нас с вами – людей, носителей разума.

Или еще один пример. На молодой Земле появилась жизнь. Первые организмы еще не нуждались в кислороде – более того, кислород как сильный окислитель был опасен для них. Но продуктом жизнедеятельности водорослей океана как раз и служил кислород, и его становилось все больше. Возникла опасность гибели только что рожденной жизни. Спасение состояло в полной перестройке системы дыхания живых существ. Эту ситуацию биологи называют первой экологической революцией (во второй мы рискуем оказаться с минуты на минуту).

Загадочно появление жизни. Предположение о случайном соединении атомов, рождающих молекулу ДНК, приводит к чрезвычайно малой вероятности этого события – менее чем 10^–400! Время ожидания одного такого события намного превосходит возраст Вселенной.

Итак, ответ о предопределенности эволюции не вполне однозначен. И все-таки она существует, и результат ее перед нами, нам остается только восхищаться поразительной сложностью и красотой этого мира. Причем анализ наблюдений говорит о том, что на своем пути Вселенная неоднократно проходила «по лезвию бритвы», чтобы добраться через 14 млрд лет до такого своего сегодняшнего состояния. Этот факт породил представление о том, что, возможно, существует некоторая программа, которой и следует мир в своем развитии. А для того, чтобы добраться до этой программы, обнаружить и понять ее, нужны какие-то новые подходы, более общие, чем изучение структуры, устройства, взаимодействия составных частей материального мира. Интересную аналогию привел физик Ю. Кулаков в одной из телепередач А. Гордона: представьте себе работающий компьютер, выдающий очень разумные результаты. Вы хотите понять, почему это происходит, и разбираете компьютер на детали, изучаете, как в нем проходят импульсы электрического тока и т. п. Получите вы ответ на свой вопрос? Нет, потому что суть этой работы – в программе, управляющей компьютером, и ее не поймешь, изучая только лишь его устройство.

Сегодня выбор между случайностью Вселенной и наличием в ней разумного управляющего начала становится все более трудным; в пользу первого – традиция науки, не позволяющая изобретать лишних сущностей без надобности, а в пользу второй – поразительная, непредставимая сложность существующего мира. Жак Моно, французский биолог, лауреат Нобелевской премии, комментирует эту ситуацию так: «Мы нашли объяснение чуду, но от этого оно стало еще более удивительным». Как пишет об этом Мориак, «то, о чем говорит этот профессор, является еще более невероятным, чем то, во что мы, бедные христиане, верим». Принятие гипотезы случайности приводит к признанию бессмысленности существования человека и Вселенной. Позиция Ж. Моно определена: «Теперь, наконец, человек знает, что он одинок в огромной, безучастной к нему Вселенной, где он случайно возник». И следующая его фраза звучит пессимистически: «Ему самому выбирать между царством Света и Тьмой», – действительно, эти понятия в таком случае просто выдуманы нами и не могут давать ориентиров развития. Другой нобелевский лауреат, физик Стивен Вайнберг, любуясь чарующей красотой Земли из иллюминатора самолета, пишет: «С трудом можно себе представить, что все это – лишь мизерная часть давящей и враждебной Вселенной», хотя и признает, что такой взгляд на мир противен природе человека: «Человек не может не верить в то, что между ним и Вселенной существует особая связь и что жизнь – не только гротескное завершение ряда случайностей».

Возражая сторонникам случайности, физик Фриман Дайсон замечает, что их позиция совершенно несовременна: «Именно в XIX в. было установлено табу на любую, даже робкую попытку установить связь между наукой и моралью во время страшного конфликта, который противопоставил биологов-эволюционистов, возглавляемых Томасом Гексли, и священников во главе с епископом Вильберфорсом… Для биологов больше не существует аргумента в пользу первопричины. Они выиграли сражение. Но, увы, одержав эту горькую победу над духовенством, они создали новую догму, согласно которой Вселенная лишена смысла». Он указывает на ряд новых положений современной физики, свидетельствующих о тесной взаимосвязи наблюдателя и процессов, происходящих в атомах, и делает вывод: «Правда то, что наш приход во Вселенную был случайным, но сама идея случайности нужна нам только для того, чтобы скрыть наше невежество. Я не чувствую себя посторонним во Вселенной. И чем больше я наблюдаю за ней, тем больше я нахожу доказательств того, что она ожидала нашего прихода».

Наука XX в. подарила миру еще одну удивительную концепцию, получившую название антропного принципа. Научная реконструкция эволюционного пути, пройденного Вселенной от своего начала до сегодняшнего космического великолепия, поражает воображение, с одной стороны, своей невероятностью и сложностью, а с другой – разумностью и гармоничным сочетанием противоположностей. Это привело некоторых ученых к заключению, что существование человека является не только не случайным, но и необходимым условием существования Вселенной. Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе ее эволюции было возможным появление человека. Эту фразу можно понимать либо как констатацию факта, что довольно тривиально, либо как требование ко Вселенной; именно эта вторая трактовка, по словам доктора философских наук В. В. Казютинского, очень неожиданна тем, что от природы что-то требуется. Такой подход весьма непривычен для естествознания.

Подобное понимание антропного принципа, конечно, настораживает. Получается, что цель существования Вселенной – создание человека. Это противоречит давней философской традиции, известной еще со времен Платона. Согласно этой традиции, целью, к которой следует стремиться, является Космос, понимаемый как мир, управляемый идеальными законами. И как мы уже отмечали, наилучшее воплощение этих законов человек видел в движении звездного неба. А теперь предлагается, чтобы Вселенная «смотрела» на человека?

Было бы весьма самонадеянным утверждать, что мы сейчас можем однозначно выбрать какую-то одну из сформулированных точек зрения. Но ведь наше познание Вселенной еще только начинается – ей уже более 13 млрд лет, а науке – всего несколько сотен.

Последняя фраза предыдущего раздела, конечно, не вдохновляет – всем нам нужно знать всё и прямо сейчас, а не ждать неопределенное число столетий для получения окончательных ответов на заданные вопросы. Но мы не сильно погрешим против истины, если согласимся, что именно для этого – давать ответы, основываясь не на всеобщем, всеобъемлющем знании, а на наблюдении за доступной частью действительности – и изобретена была наука. И кое в чем преуспела.

Так, одна из черт науки XX века – отход от поиска законов, выполняющихся в простых системах в идеальных условиях, к анализу сложных систем, состоящих из большого числа составляющих, взаимодействующих между собой. Изучение таких систем позволило заметить, что их характерной чертой является самоусложнение, самоорганизация, выражающаяся в потере симметрии, – как раз то, о чем мы говорили как о направлении эволюции. В ходе исследования удалось понять общие механизмы самоорганизации, определить условия, в которых идет образование структур в среде изначально бесструктурной и, казалось бы, даже не содержащей зерен этих будущих структур.

Выяснилось, что для усложнения необходимы нелинейность, открытость, неустойчивость и неопределенность.

Нелинейное поведение системы противоположно «линейному», когда малым изменениям условий соответствуют малые изменения ее состояния. Примером нелинейного поведения являются скачки, разрывы, бесконечный рост значений параметров системы за конечные времена и т. п. Открытость системы означает, что она обменивается с окружающей средой веществом, энергией, информацией. Неустойчивость связана с тем, что незначительное внешнее воздействие на систему может существенно изменить ее эволюцию (движение). Неопределенность выражается в некотором «дрожании» параметров среды или системы вокруг некоторого среднего значения (флуктуаций параметров).

В развитии таких сложных систем, как оказалось, есть периоды, когда их движение предопределено достаточно жестко, однако рано или поздно возникают этапы, в которых их структура разрушается, «тонет в хаосе», и рождается новая. Такие периоды обновления системы сходны по своей сути с «проходом через смерть и возрождением», то есть с этапами античного «существенного движения». Интересно, что грубые модели, описывающие ситуации смены структур, предсказывают несколько возможных вариантов будущего. Попытка использовать более подробные модели для предсказания однозначного будущего не приводит к успеху из-за неустойчивости модели. Здесь существенно возрастает роль неопределенности, случайных флуктуаций.

Примером такой системы может служить маятник в виде грузика, подвешенного на стальном стержне: грубая модель предписывает его колебание согласно законам механики. Но если расположить его грузиком вверх в положении неустойчивого равновесия, то дальнейшее его движение должно описываться моделью, учитывающей колоссальное число факторов – например, взаимодействие всех молекул грузика, стержня, точки подвеса и окружающей воздушной среды. На его дальнейшее движение могут оказать влияние совершенно незначительные (в другие этапы движения) явления: человек, прошедший мимо лаборатории и качнувший точку подвеса, открытая форточка и т. п. Описать все это мы не в состоянии – и говорим о случайности выбора дальнейшего пути движения.

Исследование законов развития сложных систем говорит о том, что в природе далеко не все возможно. Есть разрешенные сценарии, а есть и невозможные. Однако как происходит выбор между тем, что в принципе возможно? Тот или иной выбор, осуществляемый системой, объясняют сейчас действием флуктуаций.

Признание флуктуаций фундаментальным свойством природы опять возвращает нас к вопросу о роли случайности в развитии мира. Что это – абсолютно неуправляемое явление, выбрасывающее тот или иной результат как при игре в кости, или механизм выполнения «задуманного природой»? Однозначного ответа наука на этот вопрос пока не дает – но кто знает, что нас ждет впереди?..

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Эволюция продолжается?

Когда говорят об эволюции, в сознании большинства сразу всплывают страницы учебника биологии, на которых изображен ряд постепенно распрямляющихся фигур, наглядно демонстрирующий «происхождение вида путем естественного отбора». Видимо, из всего богатства идей эволюционизма именно то, что касается человека, наиболее поражает наше воображение. Поражает – и вызывает протест: как, неужели эта мохнатая дама из зоопарка и есть наша прапрапра…бабушка? Не очень-то хочется верить. А может, и вся эволюция – выдумка, а весь мир создан когда-то таким, каков он есть сейчас, и будет пребывать неизменным во веки веков? Тоже как-то невесело – зачем тогда жить, если от тебя ничего не зависит?.. Нет, давайте-ка все-таки вернемся к идее эволюционизма.

Со времен древнейших мыслителей эволюция понималась значительно более широко, чем просто происхождение людей от обезьян. Само это слово латинское: evolutio – «развертывание», оно обозначает необратимые изменения, которые можно наблюдать в живой и неживой природе, в человеческом обществе. Один из первых философов-эволюционистов, чьи труды дошли до нас, – Гераклит Эфесский. «Все течет. И никто не был дважды в одной и той же реке. Ибо через миг и река была не та, и сам он уже не тот», – за этой его фразой встает идея вечно изменяющегося мира. Выжив во времена Средневековья, она вновь возродилась уже в Новом времени, но в достаточно цельном и убедительном виде была сформулирована и принята лишь в середине XIX века. И сейчас идея о развивающемся мире прочно заняла место в учебниках.

Но раз все течет – то куда? Оптимист скажет: «Все прекрасно в этом лучшем из миров». Противоположную точку зрения формулирует американский физик Фрэнсис Чизхолм: «Все меняется от плохого к худшему». А чтобы вы не сомневались, добавляет: «Если вам кажется, что ситуация улучшается, значит, вы чего-то не заметили». И хотя утверждения эти – шутливые (они опубликованы в сборнике под названием A Stress Analysis of a Strapless Evening Gown, что в переводе означает «Анализ напряжений в вечернем платье без бретелек»), все-таки они найдут довольно много сторонников.

В пользу оптимистической точки зрения – факты, свидетельствующие о прогрессе. Особенно ярко они проявляются в науке, технике, промышленности. Человечество сделало колоссальный шаг в изучении природы: от плоской Земли, покрытой хрустальным куполом небес, – до современной картины Вселенной, от ямщицкой тройки и конной железной дороги – до городских монорельсов и самолетов. В общественной жизни тоже, казалось бы, есть изменения к лучшему: люди договорились о принципах, упорядочивающих отношения между государствами, между человеком и государством, между людьми. Осуждено рабство, приняты законы о свободе совести, слова и т. д.

Но так ли все однозначно? Верится ли нам, что мы стали мудрее и счастливее, чем наши предки из каменного века или античности? Что наши знания о природе и о человеке сейчас дают больше пользы, чем прежде? Все-таки ответ не столь однозначен. Ведь любое достижение цивилизации имеет свою оборотную сторону. Мы больше знаем о законах механики, электричества, об устройстве вещества – но эти знания используем и для создания оружия, которым можем уничтожить не только себе подобных, но и вообще все живое на Земле. Мы стали выпускать новые автомобили – но так загрязнили воздух, воду, почву, что из рек не то что пить, руки в них вымыть страшно, а десятиминутная прогулка по городским магистралям грозит отравлением. Мы приняли законы, освободившие человека от рабства, но жестокость концлагерей недавнего времени не имеет аналогов в истории. Да, мы знаем многое об устройстве тел животных и растений, знаем, как работают наши внутренние органы, расшифровали геном и т. п., но мы потеряли способность жить в мире со своими соседями – людьми, животными, растениями. Мы одиноки в своих громадных городах, построенных вроде бы для нашего удобства и счастья, а выйдя за черту города, на породившую нас природу, в леса или луга, оказываемся беспомощными.

Стал ли человек лучше? Судить трудно – и даже не потому, что мы не жили в прежние времена и нам не с чем сравнивать. Ответить на этот вопрос трудно потому, что не сформулирован критерий. В каком смысле – лучше или хуже? Если определять по уровню развития техники – да, лучше, но так ли это важно, если мы хотим ответить на вопрос, счастливы ли мы? Или хотя бы в каком направлении мы движемся – к счастью или от него.

Рассмотрим идеальный случай. Представим, что мир устроен разумно, то есть имеется идеальная модель, план, предначертанный свыше, и цель движения – достижение этой модели, полное соответствие ей. Тогда вопрос о том, лучше или хуже, приобрел бы смысл: ближе или дальше от идеала. А вопрос прогресса или регресса решался бы тем, удаляемся ли мы от идеала или приближаемся к нему. Приняв такую точку зрения, мы окажемся в неплохой компании. О существовании мира идей, архетипов, дающих закон и смысл существования всем вещам, говорил Платон. На понятии Дхармы, священного закона предназначения, дающего образец, к которому должно стремиться, основаны многие философские системы Востока. Оккультные учения, по словам Е. П. Блаватской, утверждают, что всё возникающее в «мире форм» предваряется явлением «тонкого двойника», вышедшего из некоей духовной силы, ведущего за собой эволюцию воплощающейся формы.

Но чтобы на практике воспользоваться критерием близости к идеалу как цели движения, надо бы знать, в чем он, собственно, состоит. И вот здесь – новая проблема: сколько людей – столько мнений. И для одних идеал – Благородство, Любовь и Справедливость, а для других – огромная кружка пива. И вторая позиция даже смотрится выигрышнее из-за своей конкретности и ясности, а также немедленного удовольствия, получаемого при достижении. Но что потом? Достигнутый идеал делает бессмысленным дальнейшее существование. Конечно, можно искать следующую кружку пива, но будет ли хорошо наутро?..

В противоположность таким конкретным целям вечные ценности – «не от мира сего», мы не видим их реального воплощения, они понятны лишь интуитивно. Представление о них меняется по мере движения к ним – в этом есть перспектива для эволюции. Их неконкретность даже стимулирует желание их понять. Этот поиск идеалов, общих для всего человечества, имеет богатую традицию: об идеальном государстве писал Платон и философы-утописты; на свой манер его пробовали построить марксисты.

Мечты о человеке будущего также беспокоили философов. Найти эти идеальные модели старались, опираясь на опыт прошлого. Так, например, наш соотечественник философ Владимир Соловьев писал, что человек доисторический, проводя жизнь в постоянной борьбе за выживание, проявлял лишь искры разума; современный человек разумен в значительно большей мере, но вот любовь проявляет лишь в виде слабых искр; возможно, человек будущего – это тот, кто живет по принципам Любви. Размышляя о человеке, Платон выделяет вожделеющее и разумное начала человеческой души, а также яростный дух; первое ассоциируется с нашим животным прошлым, а второе – с будущим. Если яростный дух соединяется с вожделеющей частью, то человек движется к животному состоянию, в противном случае – к разумному. Поскольку Разум у Платона является высшей идеей, управляющей миром, то вопрос о большем или меньшем совершенстве человека в такой постановке решается достаточно определенно.

Другой путь поиска идеала состоит в прогнозировании того, к чему приведет следование ему. Например, Конфуций, размышляя об идеальном муже, приходит к весьма практичным выводам: «Поступай с другими так же, как хочешь, чтобы другие поступали с тобой». Этому созвучны и размышления И. Канта. Его понятие категорического императива «поступай только согласно такой максиме, руководствуясь которой ты в то же время можешь пожелать, чтобы она стала всеобщим законом» в переводе на простой человеческий язык означает: совершая поступок, задумайся, понравится ли тебе, если все будут вести себя так же.

Приняв существование «тонкого мира», направляющего эволюцию форм, а также признав, что наше представление об идеале изменяется по мере движения к нему, следует сделать и следующий шаг – принять существование эволюции самосознания, то есть осознания того, насколько мы сами близки к своему собственному идеалу. К. Юнг говорит о том, что этот процесс идет для каждого человека: от принятия темных сторон своей личности через проявление разных ее граней – к самости, индивидуальности, выражающейся как неповторимые особенности каждого. А это то самое, ради чего и стоило нам приходить в мир. И в этом человека ведет его интуиция, внутренний голос совести.

Как исторический опыт человечества, так и наш собственный свидетельствуют, что путь к идеалу не прямолинеен. Когда-то нам кажется, что мы идем к нему, а когда-то – что отступаем. Может быть, поэтому нам трудно разобраться в том, есть ли все-таки движение всего мира к лучшему. Но хочется верить, что это так. И в этом нас поддерживает древняя мудрость – Е. П. Блаватская об этом пишет: «Оборот физического мира, согласно древней доктрине, сопровождается таким же оборотом в мире мыслительном – духовная эволюция мира совершается циклами так же, как физическая. Поэтому в истории мы наблюдаем регулярное чередование приливов и отливов развития человечества. Великие царства и империи мира сего после достижения кульминационного взлета своего величия снова опускаются вниз в соответствии с тем же законом, по которому они когда-то поднимались; и человечество, опустившись до самой низкой точки, снова собирается с силами и опять восходит, причем высота его восхождения, по закону прогрессии циклов, на этот раз будет немного выше той точки, с которой оно последний раз начало свой спуск».

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Почему кровь красная, а трава зеленая

«Почему кровь красная, а трава зеленая… это тайны, в которые никто не может проникнуть» (известный физик XIX в. У. Релей). Случайно или не случайно был выбран ученым этот пример, но в XX веке выяснилось, что две структуры – окрашивающие кровь в красный, а траву в зеленый цвет – химически подобны. Это хлорофилл (зеленый пигмент растений) и гем (составная часть гемоглобина крови животных). Обе молекулы состоят из порфириновых колец, в центре которых находится ион металла: в хлорофилле – магний, в геме – железо. Именно этот центральный ион и отвечает за воспринимаемые нами цвета травы и крови.

Что же такое цвет? Когда на предмет падает белый свет, то он частично поглощается этим предметом, а частично отражается от него. Говоря упрощенно, в тот или иной цвет предмет окрашивают именно отраженные лучи. При этом они являются дополнительными к лучам поглощенным, поскольку в сумме отраженные и поглощенные лучи воссоздают белый свет. Уже упомянутые нами зеленый и красный как раз и являются дополнительными цветами, или, как их еще называют, цветами-антагонистами, создающими эффект «последовательного контраста». Увидеть этот эффект можно следующим образом: если некоторое время пристально вглядываться в ярко-красный предмет, а потом закрыть глаза, возникший образ этого предмета будет окрашен в дополнительный зеленый цвет.

Ни для кого не секрет, что цвет влияет на эмоциональное состояние человека. В. Гете в книге «Учение о цветах» отметил, что ярко-красный – это цвет действия и активности, а зеленый – цвет покоя и умиротворенности. Подобный контраст цветового воздействия нашел широкое применение. Так, зеленый и красный являются сигнальными цветами: красный «бьет тревогу» и предупреждает об опасности и неполадках; зеленый, напротив, символизирует безопасность и порядок (достаточно вспомнить светофор и лапмочки-индикаторы на приборах). Но вернемся к крови и траве. Кровь красная потому, что гем поглощает зеленые и отражает красные лучи, а хлорофилл, наоборот, придает траве характерный цвет, поглощая красные лучи и отражая зеленые. Вид крови вызывает возбуждение, агрессию, страх и прочие активные эмоции. А зелень травы и листьев, напротив, способствует гармонии, покою и равновесию.

Воистину, «противоположности дополняют друг друга». Дополняют до единого целого… Контрастные цвета, взаимно усиливая друг друга, образуют гармоничное сочетание, а в сумме дают белый. Активность и покой, ассоциирующиеся с этими цветами, как инь и ян в китайской традиции, дополняют друг друга до состояния гармонии и равновесия…

Конец ознакомительного фрагмента.