В начале было… ничего
Примерно 13,8 млрд лет назад, судя по современным оценкам, случилось то, что астрономы и физики называют «Большой взрыв». До этого события не было ни пространства, ни времени в известном нам понимании. Представить нечто той эпохи мы не способны в силу особенностей нашего сознания. Мы не можем вообразить отсутствие пространства. Если сейчас вы подумали о чем-то «пустом», то вы подумали о «пустом пространстве». Такие же проблемы возникают со временем – очень сложно представить себе отсутствие времени. Отсутствие, когда нет ни прошлого, ни настоящего, ни будущего, время не застыло на месте, а его просто нет. Но, по идее, так было до рокового события почти 14 млрд лет назад. В некий момент появилась точка. Настолько горячая и маленькая, что и эти величины наш мозг не может представить, но это, впрочем, не мешает нам вычислить ее размеры (хотя юридически точка не имеет размеров, для описания ранней Вселенной термин «точка» подходит лучше всего). Вселенная была размером меньше, чем одна триллионная часть точки в конце этого предложения. Вся масса и энергия обозримой Вселенной, которую мы наблюдаем сейчас, была там. Причем посмотреть на эту точку со стороны вы также не могли, поскольку там находится уже совсем «другое» пространство, вне нашего космоса. Все, что когда-либо было и будет в наблюдаемой нами Вселенной, находилось внутри этой точки[1].
Точка начала расширяться. Быстро. Мы не знаем, откуда она взялась, это за гранью современного развития науки, но как она развивалась, мы уже можем представить. Период от начала ее появления до времени в 10–43 секунды мы назвали планковской эрой в честь немецкого физика Макса Планка, считающегося отцом квантовой механики. В ту пору известные нам законы природы не работали. Это неудивительно, если мы еще раз вспомним, что говорим о Вселенной размером до 10–35 метра. Бесконечно малый и бесконечно горячий котел жил какой-то своей, неизвестной нам жизнью, но все же как-то жил. Когда Вселенная преодолела эту эру вследствие своего дальнейшего расширения, начали появляться фундаментальные законы мироздания, которые мы можем изучать. Эти законы никто не писал, они просто существуют. Их нельзя преодолеть или обмануть, они вшиты в структуру нашего с вами космоса. Можно их назвать первичными законами, если хотите. Первым законом, вышедшим из-под пера молодой Вселенной, была гравитация. Не успела гравитация вступить в свои законные права, как на скрижали законов появились еще два: законы электрослабого и сильного ядерного взаимодействия (впрочем, есть основания утверждать, что они изначально были слиты с гравитацией). Еще слегка погодя электрослабое взаимодействие разделилось на электромагнитное и слабое ядерное. С тех пор четыре закона, четыре фундаментальные силы главенствуют в нашем мире: слабое ядерное взаимодействие отвечает за процессы радиоактивного распада, сильное ядерное скрепляет в единое целое атомное ядро, электромагнитное позволяет атомам взаимодействовать друг с другом, а гравитация отвечает за скопления веществ.
Вселенная имеет начало. Неправильно говорить, что она появилась в какой-то момент, поскольку время привязано к внутренностям Вселенной, но с нашей позиции она появилась «когда-то», причем довольно давно. Вселенная не вечна, она была не всегда, и уже это может навести на размышления. Что было до нее? Почему она возникла? Какие силы, если таковые были, заставили ее появиться? На эти вопросы сразу хочется дать понятный любому ответ – это чьи-то проделки. Кто-то или что-то запустили столь сложный процесс. У всего должна быть причина. Но, как показывает история, со временем подобный ответ теряет свою актуальность. Раньше люди думали, что солнце и луна поднимаются над горизонтом, потому что за это кто-то отвечает. Пантеон профессионалов, каждый – ответственный за свою работу. Кто-то поднимает солнце, кто-то помогает расти зерну на полях, кто-то вызывает приливы и отливы, а еще смертоносные штормы, губящие моряков. У этих персонажей были свои проблемы, они взаимодействовали не только друг с другом, но и с людьми, и это самое важное. На них можно было повлиять, а значит, повлиять на законы природы, что было весьма приятно. Но потом оказалось, что солнце поднимается на рассвете не вслед за несущейся огненной колесницей, а в результате вращения нашей шарообразной планеты вокруг своей оси, а приливы и отливы вызывает луна, которая движется по небосводу по своей достаточно просто вычисляемой траектории.
По мере того как развивался пытливый человеческий ум, как копились знания, все меньше места в мире оставалось на долю воздействия высших сил. Теперь же у нас остался главный вопрос – почему все возникло? Можно сказать, последний, фундаментальный вопрос. Наконец-то ребята-физики не могут на что-то ответить, а значит, там что-то есть! Так вот, то, что физики не знают чего-то, является для нас лишь причиной еще немного подождать. Я не утверждаю, что ответ будет найден, все-таки мы находимся внутри Вселенной и выйти за ее границы пока не можем. Обращаю внимание на слово «пока». То, что сейчас происходит в нашей повседневной жизни, сто лет назад посчиталось бы просто невозможным. Те приборы и устройства, которые мы используем каждый день, взорвали бы сознание любого человека из самого обозримого прошлого. Что будет через 10, 20, 30 лет, просто невозможно просчитать или представить. Какие открытия нас ждут, в том числе открытия по части устройства нашего мира? То, что мы чего-то не знаем, не повод плодить лишние сущности, так удобно объясняющие все. Они делают Вселенную просто менее удивительной, чем та, что уже нас окружает.
Один лишь свет
Возвращаемся к растущей Вселенной. Точка продолжает расширяться, с момента ее появления прошла одна триллионная секунды. В это эпоху есть лишь свет, а именно фотоны. Во Вселенной было настолько горячо, что фотоны, являясь волной и частицей одновременно, могли свободно превращаться в пары частиц вещества и антивещества, чтобы затем схлопнуться обратно в фотон. В принципе мы все являемся законсервированной энергией того первозданного начала, поскольку вещество и энергия есть по сути две стороны одной медали. Знаменитое уравнение Эйнштейна E = mc2, где m – это масса объекта, а c – скорость света, показывает, сколько этой энергии в веществе есть, если его полностью пустить на энергию. У каждой частицы в мире может быть ее двойник, античастица. У кварков (слагающих протоны и нейтроны) и лептонов (например, электронов и нейтрино) есть соответственно антикварки и антилептоны[2]. Для электрона, заряженного отрицательно, есть положительно заряженная противоположность – позитрон. Бозоны же – это частицы, обеспечивающие взаимодействие других частиц. Например, фотон – как раз такая частица.
