Розділ другий

Як виник Усесвіт? Велика суперечка

АСТРОНАВТИ із захопленням фотографують нашу Землю, яка в ілюмінатор космічного корабля здається дуже великою. «Це найчудовіші хвилини космічного польоту»,— сказав один із них. Але наша Земля виглядає зовсім маленькою у порівнянні з Сонячною системою. У самому Сонці могло б поміститися мільйон таких планет, як наша, і ще б залишилося вільне місце! Однак чи можуть ці факти про Всесвіт якось вплинути на ваше життя та його сенс?

Що ж, перенесімося думками на кілька хвилин у космос і подивімось на Землю та Сонце з іншого боку. Сонце — це лише одна з незліченної кількості зір у спіральному рукаві нашої Галактики *, яка теж — тільки маленька частинка Всесвіту. Неозброєним оком можна побачити кілька світлих туманних плям, що насправді є іншими галактиками, такими, як чарівна й досить велика галактика Андромеди. Наша Галактика, галактика Андромеди й ще коло 20 галактик зв’язані гравітацією у галактичне скупчення і становлять усі разом лише невеличку ділянку неосяжного надскупчення. У Всесвіті стільки надскупчень, як у морі піску, але й ними він не обмежується.

Скупчення розміщуються в космосі неоднорідно. У малому масштабі вони нагадують вуальки та волоконця, що огортають величезні бульбашкоподібні порожнини. Декотрі галактичні структури такі довгі й широкі, що скидаються на великі мури. Цей факт може здивувати багатьох із тих, хто думає, що наш Усесвіт  виник сам по собі в результаті випадкового космічного вибуху. «Чим ліпше ми можемо розглянути Всесвіт з усіма його дивовижними деталями,— робить висновок провідний журналіст часопису «Саєнтифик америкен»,— тим важче стає пояснити за допомогою простої теорії, як він з’явився».

Докази свідчать про початок

Усі зорі, які ви бачите, належать до нашої Галактики. Аж до 20-х років нашого століття люди думали, що то єдина галактика у Всесвіті. Але, як ви, мабуть, знаєте, пізніше за допомогою спостережень через більші телескопи було доведено, що це не так. За сьогоднішніми припущеннями, у Всесвіті існує щонайменше 50 000 000 000 галактик. Ми не маємо на увазі 50 мільярдів зір, а принаймні 50 мільярдів галактик, у кожній з яких мільярди зір, таких, як наше Сонце. Однак не вражаюча кількість велетенських галактик завдала в 20-х роках нашого століття удару по наукових поглядах, а те, що всі вони рухаються.

Астрономи зробили дивовижне відкриття: коли галактичне світло пропустили через оптичну призму, то виявилося, що довжина хвилі світла збільшена, а це вказувало на рух галактик у напрямі від нас з величезною швидкістю. Чим більшою була відстань до галактики, тим швидше та галактика, здавалося, віддалялась від Землі — що свідчило про розширення Всесвіту! *

 Навіть якщо ми не є ані професійними астрономами, ані астрономами-любителями, то, однак, можемо зрозуміти: той факт, що Всесвіт розширяється, мусив би багато сказати нам про наше минуле й, можливо, навіть майбутнє. Щось повинно було розпочати цей процес — якась могутня сила, що змогла подолати величезну гравітацію цілого Всесвіту. Тому є всі підстави запитати: «Що ж могло бути джерелом такої колосальної динамічної енергії?»

 Хоча більшість учених вважає, що Всесвіт розвинувся з чогось дуже маленького з неймовірно великою густиною (із стану сингулярності), сер Бернард Ловелл зауважує: «Якщо в певний момент у минулому Всесвіт наближався до стану сингулярності — нескінченно малі розміри за нескінченно великої густини,— тоді нам слід запитати, що ж було до цього і що було за межами Всесвіту... Нам не уникнути проблеми пояснення Початку».

 І справа не лише в потужному джерелі енергії. Вимагалося також передбачливості та розуму, бо видається, що швидкість розширення відрегульована дуже точно. «Якби Всесвіт розширявся на трильйонну частку швидше,— сказав Ловелл,— то до сьогодні уся речовина Всесвіту вже б розсіялась... А якби він розширявся на трильйонну частку повільніше, гравітаційні сили призвели б до загибелі Всесвіту приблизно в перший мільярд років його існування. Тоді не могло б бути й мови ані про довговічні зорі, ані про саме життя».

Спроби пояснити початок

Чи можуть нині фахівці пояснити походження Всесвіту? Багато вчених, яким не до вподоби думка про те,  що Всесвіт створив вищий розум, теоретизують, ніби завдяки якимсь процесам він, Усесвіт, виник сам по собі абсолютно з нічого. Але чи таке міркування здається вам розсудливим? Подібні припущення зазвичай включають у себе варіанти відомої теорії (моделі роздувного Всесвіту) *, створеної 1979 року фізиком  Аланом Гутом. Однак не так давно д-р Гут визнав, що його теорія «не пояснює, як Усесвіт виник з нічого». Д-р Андрій Лінде висловився більш відверто в журналі «Саєнтифик америкен»: «Як пояснити початкову сингулярність — коли і де вона виникла — і далі залишається найнепіддатливішою проблемою сучасної космології».

Якщо фахівці насправді не можуть пояснити ані походження нашого Всесвіту, ані його раннього розвитку, чи ж не слід нам звернутися за поясненням деінде? Так, ви маєте вагому підставу розглянути деякі невраховані багатьма докази, що можуть дійсно підняти край завіси над цією таємницею. Ці докази включають точні величини чотирьох фундаментальних взаємодій, які відповідають за усі властивості матерії та зміни, що відбуваються з нею. При самій лише згадці про фундаментальні взаємодії, дехто, можливо, скаже: «О ні, це ліпше залишити для фізиків». Але не поспішайте  з висновком. Головні факти варто розглянути, бо вони торкаються нашого життя.

Точна настройка

Чотири фундаментальні взаємодії проявляються як у безмежних просторах космосу, так і в крихітних атомних структурах. Дійсно, вони впливають на все, що ми бачимо довкола нас.

Важливі для нашого життя елементи (зокрема вуглець, кисень і залізо) не існували б, якби не було точної настройки чотирьох взаємодій, що діють у Всесвіті. Ми вже згадували одну із них — гравітаційну взаємодію. Іншою є електромагнітна взаємодія. Якби вона була значно слабшою, електрони не трималися б ядра атома. «Чи це створило б серйозні проблеми?» — можливо, запитає хтось. Так, бо тоді атоми не могли б з’єднуватися в молекули. А коли б ця взаємодія була набагато сильнішою, ядро атома захопило б електрони в полон. У такому випадку хімічні реакції між атомами стали б неможливі — як і саме життя.  Уже навіть з цього зрозуміло, що наше існування й життя залежать від точної настройки електромагнітної взаємодії.

А тепер перенесімося в космос: незначна зміна величини електромагнітної взаємодії вплинула б на Сонце, і тоді б воно посилало на Землю інше світло, що утруднювало б процес фотосинтезу в рослинах або ж робило б його взагалі неможливим. Це також позбавило б воду її унікальних властивостей, дуже необхідних для життя. Тож знову від точної настройки електромагнітної взаємодії залежить наше існування.

Однаково важливою є інтенсивність електромагнітної взаємодії у співвідношенні з трьома іншими взаємодіями. Наприклад, за підрахунками деяких фізиків ця взаємодія у 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (10⁴⁰) разів перевищує гравітаційну. Може здатися, що нічого не зміниться, коли до цієї цифри дописати ще один нуль (10⁴¹). Однак у такому випадку гравітаційна взаємодія була б пропорційно слабшою, а, за словами д-ра Райнгарда Броєра, «при трохи меншій силі притягання зо́рі були б теж меншими й через їхній внутрішній гравітаційний тиск температура не досягала б тієї високої точки, за якої проходить синтез ядер,— і Сонце тоді б не світило». Тільки уявіть собі, що це означало б для нас!

А що сталося б, якби гравітаційна взаємодія була пропорційно сильнішою — тобто наше число мало б лише 39 нулів (10³⁹)? «Через цю єдину невеличку зміну,— продовжує Броєр,— життя таких зірок, як Сонце, закінчувалося б значно раніше». На думку інших науковців, величина взаємодій відрегульована навіть ще точніше.

 Тривала ефективність і стійкість — це дві дивовижні якості нашого Сонця й інших зір. Розгляньмо простий приклад. Ми знаємо, що для ефективної роботи двигуна автомобіля необхідно правильно підібрати суміш пального та повітря. Інженери розробляють складні автоматичні й комп’ютерні системи, щоб двигун працював в оптимальному режимі. Коли усе так непросто зі звичайним двигуном, то що тоді сказати про ефективне «горіння» зір, подібних до нашого Сонця? Основні сили, які тут діють, дуже точно відрегульовані, так що створюються оптимальні умови для життя. Чи ця точна настройка — справа випадку? Ще у сиву давнину перед Йовом було поставлено запитання: «Чи ти проголосив приписи, які керують небесами, або ж встановив закони  природи на землі?» (Йова 38:33, «Нова англійська Біблія»). Жодна людина не зробила цього. Тож звідки така точність?

Два типи ядерних взаємодій

Будова Всесвіту залежить від точної настройки не лише гравітаційної та електромагнітної взаємодій. З нашим життям пов’язані ще дві фізичні взаємодії.

Ці дві взаємодії, які діють в ядрі атома, красномовно свідчать про існування задуму. Розгляньмо сильну взаємодію, яка зв’язує докупи протони й нейтрони в ядрі атома. Через цей зв’язок утворюються різні елементи — легкі (як-от гелій та кисень) і важкі (як, наприклад, золото й свинець). Видається, що, коли б ця зв’язувальна взаємодія була лише на 2 проценти слабшою, існував би тільки водень. А якби вона була трішки сильнішою, то існували б лише важкі елементи, і про водень ніхто б не згадував. Чи це вплинуло б на наше життя? Через відсутність водню у Всесвіті Сонце  не мало б палива, необхідного для випромінювання життєдайної енергії. А в нас, звичайно ж, не було б води та їжі, оскільки водень — їхня головна складова частина.

Четверту взаємодію, яку ми зараз розглянемо, називають слабкою взаємодією. Вона контролює радіоактивний розпад, а також впливає на термоядерні реакції в надрах нашого Сонця. «Чи ця взаємодія точно відрегульована?» — можливо, запитаєте ви. Математик і фізик Фріман Дайсон каже: «Слабка взаємодія в мільйони разів слабша за ядерні сили. Вона якраз достатньої величини, щоб водень у Сонці горів повільно, але зі сталою швидкістю. Якби слабка взаємодія була набагато сильнішою або слабшою, існування будь-якої форми життя, що залежить від подібних до Сонця зір, знову перебувало б у небезпеці». Так, через цей вивірений режим горіння наша Земля отримує тепло, а не палючий жар, і ми продовжуємо жити.

Крім того, вчені вважають, що слабка взаємодія відіграє важливу роль у вибуху наднових зірок, завдяки чому, за словами науковців, виникає й розповсюджується більшість хімічних елементів. «Якби ці ядерні взаємодії були хоч трохи іншими, ніж вони є, зорі не могли б продукувати елементи, з яких усі ми складаємось»,— пояснює фізик Джон Полкінґгорн.

Можна ще багато говорити про дива Всесвіту, але ви, мабуть, уже зрозуміли суть. Чотири фундаментальні взаємодії і справді відрегульовані з неймовірною точністю. «Здається, скрізь, куди не глянь, ми бачимо докази, що природа влаштувала все зі знанням справи»,— написав професор Пол Дейвіс. Безперечно, точна настройка фундаментальних взаємодій уможливила існування й функціонування Сонця та нашої чудової планети з її життєдайною водою, атмосферою,  настільки необхідною для усього живого, і величезною кількістю цінних хімічних елементів. Але запитайте себе: «Чому існує ця точна настройка і звідки вона?»

Ідеальні характеристики Землі

Наше життя залежить від точності ще й в іншому. Поміркуймо над розмірами Землі та її розміщенням щодо решти «членів» Сонячної системи. У біблійній книзі Йова підіймаються запитання, що змушують нас замислитися про своє місце у Всесвіті: «Де був єси, як я закладав землю? ...Хто визначив їй міру,— може знаєш?» (Йова 38:4, 5, Хом.). Сьогодні ці запитання вимагають відповіді, як ніколи раніше. Чому? Через вражаючі відкриття, що стосуються нашої Землі — у тому числі її розмірів та місця в Сонячній системі.

Ніде у Всесвіті ще не було знайдено планети, подібної до нашої. Деякі вчені, правда, вказують на непрямі докази існування об’єктів, у сотні разів більших за Землю, які рухаються навколо зір. Але наша Земля має просто ідеальні розміри для життя людини на ній. В якому розумінні? Коли б Земля була лише трохи більшою, то через її сильнішу гравітацію легкий газ водень, не в змозі подолати земного тяжіння, збирався б на планеті. І тоді атмосфера була б непридатною  для життя. З іншого боку, через незначне зменшення розмірів Землі наш життєдайний кисень просто б утік, а вода б з її поверхні випарувалась. У будь-якому випадку, ми б тут не жили.

Крім того, Земля розташована на ідеальній відстані від Сонця, що теж дуже важливо для розвитку життя. Астроном Джон Барроу і математик Френк Типлер вивчали «співвідношення радіуса Землі та її відстані до Сонця». Вони дійшли висновку, що люди не могли б жити на Землі, «коли б це співвідношення хоч трохи відрізнялося від того, яке ми знаємо». Професор Дейвід Л. Блок зауважує: «Згідно з підрахунками, коли б Земля перебувала лише на 5 відсотків ближче до Сонця, неконтрольований парниковий ефект [перегрівання Землі] стався б ще коло 4000 мільйонів років тому. Якби ж Земля розміщувалася тільки на 1 відсоток далі від Сонця, неконтрольоване зледеніння [покриття планети величезними товщами криги] сталося б коло 2000 мільйонів років тому» («Наш Усесвіт: випадок чи задум?», англ.).

До вищенаведеного можна добавити й те, що Земля обертається навколо своєї осі раз на добу, тобто якраз із відповідною швидкістю для створення помірних температур. Венера на таке обертання затрачає аж 243 дні. Тільки подумайте, що б сталося, якби Земля наслідувала свою сусідку! Ми просто не вижили б за крайніх температур, які були б наслідком таких довгих днів та ночей.

Інша істотна деталь — це траєкторія Землі навколо Сонця. Комети, наприклад, рухаються по великому витягнутому еліпсу. На щастя, наша Земля цього не робить. Вона обертається майже по коловій орбіті, що теж запобігає виникненню смертоносних перепадів температур.

 Не слід також нехтувати місцеположенням нашої Сонячної системи. Якби вона була поблизу центру нашої Галактики, гравітація навколишніх зір викривила б орбіту Землі. А коли б вона перебувала на самому краю нашої Галактики, ми б ніколи не могли милуватися зоряним небом. Хоча світло зір не таке вже й важливе для життя, але без нього було б трохи сумно. Крім того, ґрунтуючись на сьогоднішніх поняттях про Всесвіт, учені підрахували, що на краях нашої Галактики не було б достатньо хімічних елементів для виникнення сонячної системи, подібної до нашої *.

Закон і порядок

Ви, мабуть, знаєте з власного досвіду, що все в природі прагне до безладдя. Як, напевно, помітив кожен,  без належного догляду речі з часом ламаються та псуються. Вчені приписують це «другому закону термодинаміки». Дію цього закону ми бачимо щодня. Залишений напризволяще новий автомобіль чи велосипед перетвориться в купу брухту, а покинутий дім — у руїну. Що ж сказати про Всесвіт? Цей закон діє і тут. Тепер ви, мабуть, думаєте, що порядок у Всесвіті мусить поступитися місцем цілковитому хаосу.

Однак професор математики Роджер Пенроуз, який досліджував стан безладдя (або ентропії) у доступній для спостереження частині Всесвіту, каже, що там, здається, нічого подібного не відбувається. Такі відкриття спонукують до логічного висновку — від самого початку у Всесвіті існував і далі існує порядок найвищого ступеня. Астрофізик Алан Лайтмен зауважує, що «неймовірна впорядкованість Усесвіту є чимось незбагненним» для вчених. Він додає: «Будь-яка вдала космологічна теорія повинна остаточно пояснити цю загадку ентропії» — чому у Всесвіті ще не запанував хаос.

По суті, цей визнаний закон просто виключає наше існування. Чому ж ми все-таки продовжуємо жити на Землі? Як попередньо зазначалося, це і є основне питання, на яке нам слід знати відповідь.

[Примітки]

[Рамка на сторінці 15]

Спробуйте полічити зірки

За деякими підрахунками, в нашій Галактиці налічується понад 100 000 000 000 (100 мільярдів) зір. Уявіть собі енциклопедію, яка на кожну з цих зір відводить лише одну сторінку (на Сонце й інші «члени» Сонячної системи дається теж тільки сторінка). Скільки томів мусила б мати така праця, щоб помістити інформацію про усі зорі нашої Галактики?

Кажуть, що ця енциклопедія за середньої товщини томів не помістилася б у Нью-Йоркській публічній бібліотеці, довжина полиць якої 412 кілометрів!

А скільки б часу пішло на вивчення цих її сторінок? «Лише саме перегортання їх із швидкістю сторінка за секунду зайняло б понад десять тисяч років»,— зауважується в книжці «Молочний Шлях. Прямуючи до зрілості» (англ.). Однак зорі нашої Галактики — це лише жменька піску на березі зоряного моря галактик, яких у Всесвіті, за приблизними підрахунками,— 50 000 000 000 (50 мільярдів). Якби в енциклопедії відводилось одну сторінку на кожну з цих зір, вона б не помістилася на полицях усіх бібліотек нашої планети разом узятих. «Чим більше ми знаємо про Всесвіт,— зауважується в книжці,— тим ліпше усвідомлюємо, як нам бракує знань».

[Рамка на сторінці 16]

Ястров про початок

Роберт Ястров, професор астрономії та геології Колумбійського університету, написав: «Небагато астрономів могли передбачати, що раптове народження Всесвіту стане незаперечним науковим фактом, але спостереження неба в телескоп змусили їх дійти такого висновку».

Далі він говорить про значення цього: «Астрономічні докази на користь Початку ставлять науковців у дуже незручне становище, бо, на їхню думку, усе, що відбувається, має природні причини... Британський астроном Е. А. Мілн написав: «Ми нічого не можемо сказати про ситуацію [на початку]; у божественному акті творення Бог непомічений і ніким не засвідчений» («Чарівні обриси: розум у Всесвіті», англ.).

[Рамка на сторінці 17]

Чотири фундаментальні фізичні взаємодії

1. Гравітація — дуже слабка взаємодія на рівні атомів. Її дію ліпше видно на великих об’єктах — планетах, зорях, галактиках.

2. Електромагнетизм — основна взаємодія притягання між протонами й електронами, завдяки якій формуються молекули. Блискавки — один із виявів її потужності.

3. Сильна взаємодія — взаємодія, яка зв’язує протони й нейтрони в ядрі атома.

4. Слабка взаємодія — взаємодія, що керує розпадом радіоактивних елементів й оптимальною термоядерною діяльністю Сонця.

[Рамка на сторінці 20]

«Низка збігів обставин»

«Зробіть слабку взаємодію трохи сильнішою, і гелій більше не утворюватиметься; зробіть її трохи слабшою — і майже весь водень перейде в гелій».

«Часовий проміжок, сприятливий для виникнення всесвіту, в якому існує певна кількість гелію, а також спалахують наднові,— дуже короткий. Наше існування залежить від цієї низки збігів обставин і від ще разючішої випадкової відповідності ядерних енергетичних рівнів, передбачених [астрономом Фредом] Хойлом. На відміну від усіх попередніх поколінь, ми знаємо, як з’явилися у світ. Але, подібно до всіх попередніх поколінь, все ще не знаємо чому» («Новий вчений»).

[Рамка на сторінці 22]

«Досконалі розміри Землі, чудове поєднання елементів, обертання по майже коловій орбіті на ідеальній відстані від довговічної зірки, Сонця, створили на нашій планеті особливі умови, завдяки яким на її поверхні накопичилась вода» («Інтегровані принципи зоології», 7-ме видання). Життя на Землі ніколи б не з’явилося без води.

[Рамка на сторінці 24]

Віримо лише в те, що бачимо?

Багато розумних людей визнають існування того, чого вони не можуть бачити. Згідно з журналом «Діскавер» за січень 1997 року, нещодавно астрономи виявили, як вони гадають, близько десяти планет, що обертаються навколо далеких зір.

«Дотепер про нові планети знають лише з того, як їхня гравітація викривлює рух материнських зір». Так, для астрономів видима дія гравітації є підставою вірити в існування невидимих небесних тіл.

Аби визнати існування поки що невидимих об’єктів, учені не потребували безпосередніх спостережень — їм було достатньо споріднених доказів. Багато з тих, хто вірить у Творця, доходять висновку, що вони мають таку ж саму підставу визнавати те, чого не можуть бачити.

[Рамка на сторінці 25]

У книжці «Природа Всесвіту» (англ.) сер Фред Хойл каже: «Аби уникнути ідеї про створення, треба повірити, що вся речовина Всесвіту нескінченно давня, чого не може бути. (...) Водень постійно перетворюється у гелій та інші елементи... Як же тоді зрозуміти те, що Всесвіт складається майже повністю з водню? Якби матерія мала нескінченно довгий вік, це було б просто неможливо. Тому бачимо, що, оскільки Всесвіт є таким, яким він є, ми аж ніяк не можемо зігнорувати питання про створення».

[Ілюстрація на сторінках 12, 13]

Сонце (рамка) — зовсім невеличка зоря нашої Галактики, як проілюстровано на прикладі спіральної галактики NGC 5236.

Наша Галактика налічує понад 100 мільярдів зірок, і це лише одна з більш як 50 мільярдів відомих у Всесвіті галактик.

[Ілюстрації на сторінці 14]

Астроном Едвін Хаббл (1889—1953) зрозумів, що червоне зміщення в спектрах далеких галактик свідчить про розширення Всесвіту, а отже й про те, що він мав початок.

[Ілюстрації на сторінці 19]

Завдяки точній настройці взаємодій, які управляють Сонцем, на Землі існують умови, ідеальні для нашого життя.