Для полного уяснения такого весьма и весьма интересного вопроса, представим себе следующую ситуацию. Пусть имеется некий отстраненный и ни во что не верящий наблюдатель-атеист-позитивист, присутствующий при акте возникновения Вселенной (можно назвать его «Актом Творения»). Такая себе тупая внепространственная аналитическая машина, в которую, по уверениям церковников, превращаются интеллектуалы «отпавшие от веры» и решившие «стать как боги». Эмоциональная температура — абсолютный ноль. Только считывание информации и анализ. Каким-то образом ему удалось избежать влияния всех материальных процессов которые будут происходить в будущем, а задачей ему поставленной является лишь научное описание того что будет, причем про самого себя данный субъект ничего не знает. Итак, какие знания ему потребуются изначально? Никаких. Вся будущая Вселенная с ее «непостижимыми» законами и белым человеком в центре нынешнего и (при правильной организации дела) будущего мироздания — пока что область предельно малого размера, настолько малого, что бессмысленно вести разговор не то что о ее физических свойствах, но и о геометрии. Нет ничего. Ни пространства, ни времени, которое не существует вне пространства, ни остальных форм материи (например, поля) существование которых немыслимо вне пространственно-временного континуума.
Большой взрыв. Возникает Вселенная, в первые пикосекунды ее радиус ничтожен, он только-только вышел из «планковских» координат,[164] но уже можно говорить о рождении геометрии, ведь есть пространство и время! В этом пространстве-времени одновременно с геометрией появляется и физика, ведь между составными частями материи возникают взаимодействия, говоря проще — обмен энергиями. Для полного описания процессов нашему наблюдателю понадобилось бы умение описывать происходящее, т. е. знание математики, причем сразу «всей», а ее не существует до сих пор, во всяком случае, устраивающей всех математической модели первых секунд жизни Вселенной пока не создано. Несовершенен именно математический аппарат. Итак, геометрия, физика и математика (сугубо как инструмент отображения физико-геометрических процессов) были бы первыми знаниями необходимыми наблюдателю для полного описания картины мира. Такое положение дел просуществовало бы всего лишь три минуты, ибо в конце третьей минуты жизни Вселенной появляется вещество, точнее — первые вещества: дейтерий, тритий, гелий.[165] А описанием вещества у нас занимается химия. Так что химия по «возрасту» на три минуты младше нашей «троицы» (сложно сказать кто в ней «отец», а кто «сын», но то что математика это «дух» — не вызывает сомнений). Вообще числа «три» и «четыре» в подобных рассуждениях будут встречаться довольно часто. Три минуты — три науки. Четвертая минута — появление химии, четвертой науки. В геометрии три пространственных измерения и четвертое — временное. В физике всё можно описать семью величинами составляющими систему СИ, но чисто физических величин тоже четыре: масса, температура, сила тока и сила света. Единица длины (метр) и времени (секунда) введены как раз для привязки физики к геометрии, а единица количества вещества (моль) для привязки к химии. Вот собственно и всё. Этого языка хватит для описания всего что есть, по крайней мере, в неживой природе. Но в физике не только четыре «чисто физические» величины. Физика — это система, а система — это взаимодействия. Нет ничего удивительного, что таких взаимодействий тоже четыре: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Связь между ними безусловно существует и будет найдена, обозначив границу между старой и новой физикой. Ведь интуитивно ясно, что все начиналось как раз с какого-то одного вида взаимодействия.[166]
164
Планковскими называют единицы измерений длины, массы, времени, заряда и их производных, составленные из фундаментальных мировых постоянных — гравитационной постоянной, постоянной Планка, скорости света в вакууме, зарядом электрона и постоянной тонкой структуры. Из этих констант выводится т. н. «планковская длина» и «планковское время» — минимальные значения на которых работает современная функция. Именно эти величины нужны для рассмотрения физических процессов в экстремальных условиях (в нашем случае — на ранних этапах расширения Вселенной). На расстояниях или временах меньших чем планковские современная физика не работает, требуется оперировать законами пока не созданной теории квантовой гравитации. Астрофизики проследили эволюцию Вселенной от «планковского времени» — 10–43 с. В этот момент вся наша «бесконечная» Вселенная еще была «запихана» в «планковский радиус» — 10–35 м. Этот ничтожный «шарик» весил примерно 1092 кг, а его температуры была 1033 К. В течении незначительного промежутка времени — от 10–43 до 10–33 с. Вселенная расширяется в 10 раз. От размера с атом она увеличивается до размера грейпфрута (ок. 10 см. в диаметре). Заканчивается «инфлакционный период». В этот момент существуют только так называемые «частицы Х», задача которых — переносить энергию. Пока что, по-видимому, существует только один вид взаимодействия. Этот «грейпфрут» — силовое поле, в котором пока нет материи в собственном смысле. Начиная с момента в 10–31 с. образуются первые частицы материи: кварки, электроны, фотоны, нейтроны и их античастицы. Вселенная достигает объёма баскетбольного мяча. Дальше энергии начинают дифференцироваться, под их воздействием Вселенная расширяется до 300 м в диаметре. Разделяются кварки, глюоны и лептоны. Возникают основные взаимодействия: гравитационное, сильное и слабое. Между 10–11 и 10-5 с. кварки соединяются в нейтроны и протоны; исчезают почти все античастицы, полностью доминирует вещество, образуются субатомные элементы нынешней Вселенной.
165
Стивен Вайнберг «Первые три минуты» Научно-Исследовательский Центр «Хаотическая Динамика». 2000
166
В принципе, связь между электромагнитным, сильным и слабым взаимодействием можно считать детерминированной, даже несмотря на то, что окончательная теория связывающая эти три взаимодействия (Теория Великого Объединения) полностью не закончена. Но гравитация, гравитация пока что выглядит непреодолимой стеной! Она как время: люди чувствовали ее действие всегда, но что это такое — не объяснили до сих пор.