Автор — Валерий Петрович Лебедев — философ и историк, педагог, радиоведущий, публицист, редактор и издатель. Окончил Белорусский политехнический институт (1960), позже сменил техническую специальность на философию и в 1970 году защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата философских наук по теме «Второе начало термодинамики и принцип развития». Издает общественно- политический альманах «Лебедь», пионер журналистского расследования «Петрикгейта». В 2013 году за это расследование введён в состав комиссии РАН по борьбе со лженаукой. В конце 1992 года эмигрировал в США. Живёт в Бостоне.
Примем за исходный масштаб размер нашего тела. Он равен примерно 1,65 м. Или для простоты 1 метр. На сегодня, самым крупным объектом физического знания, теории и наблюдений, является видимая Вселенная, чей возраст составляет около 14 млрд лет. Вселенная еще больше, но она далее не наблюдаема, так как ускоренный разлет галактик приводит к тому, что скорость их взаимного удаления приближается к скорости света, а энергия излучаемых фотонов притом стремится к нулю (за счет красного смещения) и их уже нельзя уловить. В пространственных единицах этому соответствует примерно 10 в 26-й степени метров.
Микромир
Самым малым объектом для изучения физики является бозон Хиггса, чей комптоновский размер составляет около 10 в минус 18-й метра и кварки, которые еще меньше. Экспериментальные данные показывают, что они не больше, чем 10 в минус 4-й степени размера протона, то есть меньше 10 в минус 19-й метров. Теоретически есть величины еще на много порядков меньше – это планковская длина 10 в минус 35-й степени меnров и планковское время 10 в минус 44-й степени сек. Эти величины можно физически понимать как «атомы» пространства и времени. Они этот смысл приобрели бы в квантовой теории гравитации, которой пока нет, так что временно забудем о них. Это уж совсем начало бытия, нечто вроде квантовой пены неделимых частей пространства и времени.
Нам важно тут во что. Человек по тонкой задумке Творца находится примерно посередине двух крайностей мироздания: между микромиром и мегамиром. Его как бы чувственная область — это область макротел. Туда входят камни, горы, материки (если смотреть из космоса), даже планеты, наблюдаемые невооруженным глазом. Итак, человек занимает некое место в мире, которое определяется его масштабом. Этот масштаб именуется макро. Посему ему не дано лично присутствовать в микромире. Он не может видеть атомы глазами и щупать протоны руками. Он может делать это только приборами, которые переводят нечто происходящее, события в микромире, на уровень его макротела.
Философия не может пройти мимо того, чтобы не спросить: что это за вещь — этот микромир. Когда выяснилось, что ни теория, ни (тем более) эксперимент не может точно предсказать место попадания (координату) электрона, выпущенного из электронной пушки в экран, а может сказать только о вероятности его обнаружения там или сям, то появилась копенгагенская интерпретация Бора, которая ввела понятие «свобода воли электрона». То есть, привнесла в микромир антропометрический параметр. Человек произвольно может выбрать свой путь, и электрон тоже. Это делало непредсказуемое поведение микрочастицы как бы понятным.
Это, конечно, несколько наивно, но то был первый шаг к пониманию. Ту же цель наглядного понимания преследуют и схемки, рисующие электрон в виде маленького шарика, вращающегося вокруг шарика побольше (ядра атома). Например, в атоме водорода — маленький шарик электрон вращается вокруг протона — ядра атома водорода, шарика побольше. Тут все взято из нашего макроопыта, из того масштаба, в котором мы живем и в котором сформировались наши понятия.
Частица-объект, его координата, скорость, орбита, вращение шарика по орбите. Философия могла бы заранее нам подсказать, что при изменении (в данном случае, уменьшении) масштабов действительности на много порядков (для определенности — на 15 порядков, хотя и при снижении на 10 порядков, к уровню атомов, уже начинают проявляться квантовые законы) с самим качеством этого микромира должно происходить что-то радикальное. Там такой объект как электрон уже не маленький шарик — там нет никаких траекторий, как последовательного перемещения точки в пространстве. Там не применимы наши макропонятия орбиты, точной координаты, точной скорости и точного детерминизма.
А что же там применимо? Неизвестно. Но у нас нет другого инструментария, кроме тех понятий, которые описывают наш мир, а не некий микромир. И когда мы этими понятиями (вроде скорости и орбиты) оперируем для выяснения того, как ведут себя микрочастицы, то сталкиваемся как бы с абсурдными вещами. Например, один электрон может одновременно проскочить через два отверстия. Совершенно при одинаковых условиях его излучения он может попасть то в одно место экрана, то в другое. Мы не можем одновременно определить его координату и импульс (то есть, скорость). Если определяем один параметр, то другой становится неопределенным, что известно как соотношение неопределенности Гайзенберга. Да и один параметр тоже нам не может быть известен с любой точностью, а только до некоторой величины, ограниченной квантовой природой микрообъекта. Что микрообъект имеет одновременно — как свойства частицы, так и свойства волны (корпускулярно-волновой дуализм).
Наглядно это можно себе представить как то, что излучается и поглощается электрон как частица, а распространяется как волна. Именно как волна он и проходит одновременно через два отверстия, а потом при столкновении с экраном волна «схлопывается», волновой пакет редуцируется и мы видим электрон как вспыхнувшую точку на экране. Причем один тип приборов дает нам знание о скорости элементарной частицы, а другой — о координате. Собственно, это и есть принцип дополнительности Бора, который в философском смысле слова говорит о месте человека в мире. Это место, которое нам позволяет иной масштаб природы узнавать только как две дополнительные картинки: либо как частицу с координатой, либо как волну с энергией (скоростью). Иначе говоря, узнать что-то о микрообъекте можно только при взаимодействии этого микрообъекта с классическим прибором, с макрообъектом, который соразмерен нашему телу и нашим органам чувств, и показания прибора мы считываем при акте наблюдения в эксперименте.
Давно уже физики не рассматривают электроны и прочие микрообъекты как шарики. Говорят об электронной оболочке, размазанном облаке заряда вокруг ядра. Не об орбитах, а о некоем пульсирующем облаке заряда (орбиталь и плотности энергии там), который не вращается вокруг ядра, а как бы пульсирует (меняется плотность энергии) и при своих пульсациях периодически проскакивает и через само ядро. Конечно, и это все модели нашего макроопыта, все эти облака, плотности и проскакивания. Но все же лучше, чем шарики.
Тогда, что же такое электрон «на самом деле»? Он точно не шарик, не мелкая частица, не волна, не частица и волна одновременно вроде кентавра. Правильный ответ: электрон есть электрон и ничто иное. Да, в каком-то смысле кантовская вещь в себе. Но с помощью наших макроприборов и наших макропонятий немного и вещь для нас, и именно это позволяет нам им управлять и иметь телеэкраны, сотовые телефоны, атомную энергию и прочие достижения науки и технологии. Ибо наши приборы и наши понятия это как бы переводчик с языка микромира на понятный нам язык.
Точно тот же характер макро имеет и причинность. Мы ее знаем по макроопыту — вот есть причина, а потом за ней идет следствие. А в мире ядер мы видим следствие (их распад), но не знаем, какова конкретная причина, которая вызвала распад именно этого ядра, а не соседнего. И не знаем не потому, что еще не исследовали эту тайную причину, а потому, что ее там нет. Вот и вводим понятие вероятностной причины, и говорим, что мы можем вычислить только вероятность, с которой распадется именно вот это ядро атома.
Если угодно, вся квантовая механика (равно как и ОТО, и космология) есть свидетельство нашего очень скромного и узкого по масштабам места в мире, в котором нам не дано ни жить среди молекул и атомов, ни покорять телесно просторы Метагалактики.
В микромире не действует даже закон причинности. То есть, он там есть, но только как статистический эффект, а вот по отношению к отдельному объекту там имеется только, так называемая, вероятностная причинность. Вот как это происходит с той самой свободной волей электрона. Или с таким явлением, как радиоактивный распад. Мы знаем период полураспада (за какое время распадается половина радиоактивных атомов), например, урана 235. Но мы не знаем, какой именно атом распадется следующим. И какова причина этого. Но, это не потому, что мы пока не знаем, а потому, можно сказать, что и сам атом не знает. У него как бы тоже есть свобода выбора. Захотел — и распался. Все эти выверты вроде свободы воли, да и понятия координаты, скорости, периода вращения и пр. есть наша вынужденность, проистекающая из нашего места в природе. Никак невозможно нам самим уменьшиться на 15 порядков и «своими глазами» увидеть, что происходит в этом микромире. Видим мы это только через наши макроприборы. Через сцинциляционный экран, камеру Вильсона, счетчик Гейгера, следы на фотопленке, треки на всякого рода матрицах и пр. Вот в этих макроприборах и представлены наши понятия вроде скорости и координаты.
Я посмотрел: в русских учебниках написано, что вопрос причинности в применении к распаду «сложен». В англо-американских источниках говорится прямо об индетерминизме. Дело в том, что какой именно атом распадется следующим объективно не известно. У них ведь там нет очереди на распад.
Итак, мы имеем две возможности:
- Принять за факт, что есть область реальности, где не действует принцип причинности. Принять копенгагенскую интерпретацию, принять индетерминизм. Это тревожно, ибо причинность имеет тот же всеобщей статус, что и закон сохранения энергии. К тому же, причинность связана со скоростью света как предельной величиной скорости передачи любого сигнала. Если где-то нет причинно-следственных отношений, там можно предполагать и сверхсветовые скорости. Тогда — отказ от электродинамики Максвелла, от СТО, да и от ОТО. На это никто не пойдет.
- Причина радиоактивного распада есть, но нам она пока неизвестна. Это не что иное, как гипотеза скрытых параметров, которая уже давно (экспериментом в 2010) опровергнута теоремой Белла. Либо есть скрытые параметры — и тогда неверна квантовая механика, либо она верна — и тогда нет скрытых параметров. То есть принятие скрытых параметров грозит отказом от квантовой механики, на что тоже никто не пойдет.
В соответствующих статьях про радиоактивный распад понятие причинность вообще не упоминается. А в статьях о причинности нет про распад. Возможно, в этом случае можно было бы апеллировать к вероятностной причинности, о которой говорят при редукции волнового пакета. Но там все же ситуация не совсем такая. Там мы говорим о вероятности попадания электрона на экран, ибо уравнение Шредингера, Дирака работает именно с вероятностями (квадрат модуля волновой функции), но ведь сама причина движения электрона известна: он излучен катодом электронной пушки.
Движение его вероятностно, но сам он имеет причину. А тут — нет причины, почему именно этот атом распался. Все же, думаю, вот эта вероятностная причинность может быть какой-то зацепкой. Причина существования ядра, скажем, самого атома урана есть: это взрыв сверхновой, когда при температурах в триллионы градусов идут все возможные реакции синтеза вплоть до трансурановых элементов. Общая причина радиоактивности известна: это неустойчивость тяжелых ядер, ибо их внутренняя энергия больше, чем суммарная энергия частей, на которые они распадаются. То есть такие атомы, как шарик, стоящий на горке, «имеет стремления» скатиться с нее. У нас же речь идет о причине распада отдельного ядра. Все атомы урана произошли одновременно при взрыве сверхновой, из ошметков которой потом возникла солнечная система вместе с Землей.
Ну, а то, что потом атом урана распадается неизвестно почему и когда, так это действует вероятностная причинность. Просто вводим такое понятие — вероятностная причинность вместо болезненного для нас индетерминизма. Вот мы с какой-то вероятностью можем предсказать этот распад именно у этого атома. А точно — не можем. Не потому, что не знаем, а потому что сам атом не знает.
Похожее дело и с переходом электрона с одной оболочки на другую, при котором происходит излучение кванта энергии. Вопрос: с какой скоростью электрон перескакивает с одной оболочки на другую? А он мгновенно перескакивает. То есть — с бесконечной скоростью? Нет, просто понятие скорости к электрону в этот момент не применимо. Нет процесса перехода, и нет электрона между оболочками, а есть два состояния — первое и второе.
Да как же это … Да вот так — ответит квантовик, так устроена природа — и дело с концом: квантовая механика — она верна, но непостижима. Ну, почему, она немного постижима. Просто нужно принять как данность наше срединное положение между микро и мегамиром.
Мегамир
Теперь о проблеме мегамира, о Вселенной, которая на десятки порядков превосходит наш привычный мир масштабов нашего тела. Точно также имеется ограничение для присутствия человека в мегамире, в космических просторах. Это только иллюзия, будто если лететь очень долго и с очень большой скоростью, то он достигнет соседних звезд. А потом – и других галактик. На самом деле эти пространства, их масштаб недоступен для телесного посещения. Также, как недоступны недра Солнца и звезд.
Тысячелетние сроки путешествия к звездам вырывали бы людей из их времени и окружения. Точно так же, как мы не можем уменьшиться до размеров элементарных частиц, мы не можем телесно проникать и в космические масштабы. И там тоже начинают действовать свои законы, которых нет в нашем мире. Например, на расстояниях скоплений галактик начинает проявляться действие темной энергии, которую наглядно можно себе представить как отталкивающие силы, заставляющие Вселенную ускоренно расширяться. Так что только через приборы и через описания этой «огромной реальности» нашими понятиями типа «отталкивающие силы», нечто вроде антигравитации, которую назвали темной энергией.
Даже если когда-то получат описанное фантастами «нуль-пространство» (теперешняя «кротовая нора», как в фильме Интерстеллар), когда за счет огромной энергии удастся его «сжать» и в мгновение ока очутиться в соседней галактике (в принципе, это эквивалентно пребыванию во время полета в анабиозе), то заплатить за это придется временем, которое разъединит летунов с его поколением и вообще с земной историей.
И еще нужно не забыть враждебную всему миру темную энергию (она в конце времен разорвет все сущее на «мелкие клочки»), которую пришлось ввести из-за наблюдаемых данных об ускоренном расширении Вселенной. Это своего рода пятая «сила», действующая только на огромных расстояниях в миллиарды световых лет (первые четыре — сильные, слабые, электромагнитные, гравитационные). За это открытие три группы космологов в 2011 году получили Нобелевскую премию.
Фон Хорнер получил для среднего расстояния между цивилизациями величину в тысячу световых лет. Из его вычислений следовало, что наиболее вероятный возраст цивилизации, с которой мы установим первый контакт, равен 12000 лет. Это, скорее, экспертная оценка. Вероятность первого контакта с цивилизацией в той же фазе развития, что и земная, составит всего 0,5% — это столь мало, что можно пренебречь. Расстояние между цивилизациями в 1000 световых лет навевало сильную тоску. Это означало не только бессмысленность каких-то полетов на «другие миры», но даже просто всякий обмен информацией. Сие означало бы, что ответ на наш вопрос придет через 2000 лет. А если мы поймали из эфира их вопрос, то он был отправлен 1000 лет назад, они же получат наш ответ еще через 1000 лет. Никакого интереса такой разговор иметь не будет.
Нет смысла ожидать в зрелости ответы на вопросы, интересующие в детстве. Нет смысла получать ответы на запросы тогда, когда они просто уже не нужны. Например, узнавать, есть ли билеты на самолет, который улетел вчера. Были эти билеты или нет – уже не имеет значения. Осознание бессмысленности поиска и контактов со внеземными цивилизациями приведет к тому, что она перейдет в разряд ненаучных. В разряд фэнтези, комиксов, компьютерных игр.
В конце концов, любая цивилизация (если она есть и антропный принцип распространяется и на нее), достигшая нынешнего земного уровня придет к тем же соображениям: мы находимся на таких расстояниях, что нет никакого смысла ни искать сигналы, ни, тем более, отправлять их. Но цивилизация, которая молчит, означает абсолютно то же самое, что и ее отсутствие. Не имеет значения, есть или нет иные цивилизации. Их существование равно их несуществованию.
По оценке биолога Кунина вероятность нужной сборки РНК на одну «попытку» спонтанной сборки ~ 10 в минус 1081 степени. Это невообразимо малая величина, практически нулевая. Но никакого противоречия в том, что результат у нас перед глазами, нет: согласно теории инфляции Вселенная огромна, на десятки порядков больше ее видимой части, и если понимать под вселенной замкнутое пространство, то и вселенных с таким же, как у нас вакуумом, гигантское множество. Самая ничтожная вероятность где-то реализуется, породив удивленного созерцателя. Эти две крайности много значат с точки зрения нашего места во Вселенной. В любом случае мы одиноки.
Но если жизнь существует в десятках световых лет от нас, замечает Борис Штерн — это технологическое одиночество, преодолеваемое развитием и тысячелетним терпением. Если справедлива оценка Кунина — это фундаментальное одиночество, не преодолеваемое ничем. Тогда мы и земная жизнь — единственный в своем роде феномен в причинно-связанном объеме Вселенной. Единственный и ценнейший.
Это важно для будущей стратегии человечества. В первом случае основа стратегии — поиск. Во втором случае — посев (есть даже такой термин «направленная панспермия»), который тоже включает в себя поиск подходящей почвы.
19 ноября 2020 года Национальный научный фонд (NSF) объявил о закрытии главного радиотелескопа в обсерватории Аресибо. Перед этим уже оборвались два троса, державшие приемную часть телескопа над 300-х метровой чашей отражателя. Сотрудники затаились. Все ждали неизбежного. 1 декабря один за другим оборвались оставшиеся 4 троса правой башни. NSF сообщил об обрушении 820-тонной конструкции с приёмной аппаратурой на зеркало телескопа, что привело к полному разрушению последнего. Все было кончено.
Сразу сообщу свой вывод из всей этой многомесячной истории: телескоп никто и не собрался спасать. Он был не нужен, он не оправдал своего главного предназначения — установления контактов с инопланетянами. Он, конечно, много чего понаоткрывал попутно, но это сделали бы и без него. А вот самого главного – дружбы с инопланетчиками не случилось. Более того, и не могло случиться. Что могли сделать руководители Аресибо для его спасения? Ничего не могли. Главный финансовый поток для контактов с внеземным разумом давно перекрыли. Время подточило металл тросов усталостью. Надо менять. Это большие затраты. Зачем? Но, если закрыть телескоп административным способом – издать приказ о ликвидации — начнутся крики, петиции, демонстрации: как это — вы хотите угробить гордость американской науки?
История вас проклянет. У тросов поставили видеокамеры – пусть все видят, что тросы рвались сами. Перед глазами стоял опыт затопления русской космической станции «Мир». Там все время были какие-то протечки воздуха, нарушалась герметичность. Поддерживать ее «на плаву» стало слишком накладно, а проку мало. Вот и снизили ее в верхние слои атмосферы, где она частично сгорела, частично рассыпалась, а останки упали в Тихий океан. Начались вопли: да как вы могли! Это гордость советской и русской космонавтики. Вы — преступники!
Насовцы и фонд науки США вовсе не хотели таких криков. Потому и была принята описанная стратегия: мы ни при чем, все дело в неподконтрольной нам стихии. Напал ураган, он оборвал один трос. Потом – второй. Потом злые силы природы подобрались к другим канатам. Сами видите, как они лопались. Мы – в стороне. Так сказать, форс-мажор. Остается только списать выдающееся научно-инженерное сооружение. А вот если бы нашли братьев по разуму, то Аресибо остался бы в веках.
Космос глубоко враждебен физиологии человека. Это просто связано с историей возникновения человека, с его биологией. Вот даже, казалось бы, простая вещь – обитание на Марсе, он ведь как бы младший брат Земли и дальше от Солнца всего в 1.4 раза, находится в зоне обитаемости. Но условия жизни там невозможны для человека. Низкие температуры, давление атмосферы, ее состав – это пустяки. Можно ходить в скафандрах. А вот самое главное – это отсутствие у Марса магнитного поля, и поэтому он беззащитен перед космическим излучением. Стало быть, жить там придется «под землей». Вот уж дети подземелья.
В конце 70-х годов прошлого века поисками мест посадки НЛО занимались вполне достойные люди. Например, доцент МАИ Феликс Юрьевич Зигель, автор книг по астрономии. Я его хорошо знал, не раз бывал у него дома на Соколе. Я-то был здесь скептиком, ему это даже нравилось.
— Хорошо, Валерий, — говорил он. Вы можете назвать какой-то закон природы, который бы запрещал посещение Земли иным разумом?
Тогда я такого закона не знал. Сейчас – знаю. Это нечто вроде запрета Паули, вот такой постулат: во Вселенной не может находиться две цивилизации сходного типа, между которыми из–за приемлемого расстояния могли бы возникнуть осмысленные контакты.
Согласно теории относительности, за разумное время жизни астронавта при полете к звездным мирам вся его родня умрет до 10 колена и он останется полным сиротой. Иначе говоря, полеты к звездам означают полный разрыв со своим поколением и временем, старт будет означать взаимные похороны.
Иосиф Самуилович Шкловский написал предисловие к моей книжке «Научные принципы и околонаучные мифы», я с ним не раз встречался. Он к 5-му изданию своей «Вселенная. Жизнь. Разум» полностью отказался от идеи множественности миров и встал на сторону уникальности цивилизации — только на Земле.
Эта его книга как раз только вышла, и я во время одной из встреч спросил его: «Как же так, Иосиф Самуилович, вы ведь сами в 4-х изданиях с таким оптимизмом писали о множественности миров и человечеств, а сейчас, в 1980, вдруг отступились и похоронили одним махом столько разумных миров?!».
— В моем возрасте, Валерий, — отвечал великий астроном, — неприлично быть оптимистом.
— А что люди – единственные разумные существа во всей Вселенной, так это, может, и к лучшему, — продолжал он. Начнут больше ценить свою жизнь. Не доведут до греха. К тому же, совсем неизвестно, чего можно было бы ждать от инопланетчиков, которые обогнали нас на тысячи лет развития. Может быть, мы стали бы для них только сырьем. Лучше уж прилично жить в одиночестве.
После полета на Луну Аполлона-17 в декабре 1972 года Сатурн-5 последний раз стартовал и вынес на орбиту станцию Скайлэб (14 мая 1973 года). После этого руководство НАСА посчитало миссию Сатурна-5 выполненной. И то сказать: было произведено 13 пусков, и все — успешно. Отрыв от СССР и идеологическая задача по лидерству США не только в космосе, но и на Земле была полностью решена.
Содержать Сатурны в рабочем состоянии (а под них и специальные пусковые столы, и сборочный цех, и тысячи инженеров, рабочих высокой квалификации, ученых) слишком дорого.
Итак, политика как главный стимул (после высадки на Луну) больше не действовала. Американцам более мощный Сатурн-5 (с тягой более 3600 НТ и около 100 миллионов лошадиных сил) был не нужен. Откровенно говоря, полет человека на Луну и для научных целей был бесполезен. Да, картинка своей фантастичностью завораживала: человек на Луне! Но что они там делали? Они прыгали тушканами перед камерой, собирали камни и лунный реголит, устанавливали некоторые простые приборы вроде уголковых отражателей. Все это, включая прыжки, легко могли бы делать автоматы. Программа Аполлон стоила около 25 миллиардов долларов, по нынешним ценам не менее 100 миллиардов. На Луне побывало 12 астронавтов, пусть каждый из них сделал примерно 100 прыжков. Выходит, каждый прыжок обошелся почти в 100 миллионов долларов.
Магистральный путь – исследования и освоение космоса автоматами с ИИ.
Этот вывод относится к исследованию далекого космоса — других планет, их спутников, астероидов и пр. Луна, Марс, некоторые спутники Юпитера — вариант промежуточный. Для исследований — автоматы, а если люди — то для многолетних поселений и для некоей «промышленной работы» типа добычи гелия на Луне (но тоже вахтовым методом).
Впрочем, есть вроде бы одна проблема, для решения которой можно было потратить все ресурсы Земли, лишь бы создать космолет для улета с родной планеты. Полеты к другим звездам могли быть оправданы только одним: Земле грозит неминуемая гибель (допустим, большой астероид) и нужно спасти «лучших». Пусть несколько сотен или тысяч этих лучших избегнут смерти и донесут до далеких миров искорку нашей жизни и цивилизации. Пусть хоть с каким-то шансом на успех. Ох, что тут начнется! Лучшие – это кто? Миллиардеры? Военные? Политики? Ученые? Спортсмены? Генетические здоровяки? А у них-то есть любимые. С ними как? Значит так, военные берут власть и сами решают. В общем, начнется нечто похожее на фильм «Не смотри наверх».
Но пока от такой участи Бог миловал за последний миллион лет. Будем и дальше уповать на лучшее.
_____________________________________________________
📩Прислать статью [email protected]
📩Написать редактору [email protected]
✒️Читайте нас на Яндекс Дзен
📩У нас есть страница на Facebook и Вконтакте
📩Журнал «Гранит Науки» в Тeletype
Поделиться ссылкой:
Больше на Granite of science
Subscribe to get the latest posts sent to your email.
