Еволюція Всесвіту і самоорганізація простору-часу (Дубровський В.Н., Молчанов Ю.Б.)

ЕВОЛЮЦІЯ ВСЕСВІТУ І САМООРГАНІЗАЦІЯ

ПРОСТОРУ-ЧАСУ

В.Н.Дубровскій, Ю.Б.Молчанов

Виникнення і розвиток окремих об'єктів нашого Всесвіту пов'язано з еволюцією її як цілого. На певній стадії цієї еволюції виникло людську свідомість, здатне виявити закони розвитку як безлічі окремих об'єктів, так і Всесвіту в цілому. Коли людство усвідомило еволюційний характер навколишнього його світу, пізнання Всесвіту пішло з двох сторін: з боку узагальнення вже розроблених теорій на все більш і більш глибокі рівні її організації і з боку застосування їх до розвитку Всесвіту як цілого.

Високоорганізовані об'єкти відносно незалежні від подальшого еволюційного процесу у Всесвіті в цілому. Вивчення процесів самоорганізації та неорганічної природи показало, що для виникнення організованої системи з низько організованою потрібно привести останню в сильно збуджений стан, дуже далеке від рівноваги, після чого деякі флуктуації, існуючі в системі, різко посилюються і система переходить в нове, організоване стан.

Сучасні уявлення про еволюцію Всесвіту грунтуються на стандартній космологічної моделі Великого Вибуху, яка підтверджується спостережуваним в справжню епоху загальним розширенням Всесвіту, відкриттям реліктового мікрохвильового випромінювання і т.д. Відповідно до цієї моделі спочатку існувала якась "первоматерия" з виключно високим ступенем симетрії, еволюція якої привела до Великого Вибуху. Десь близько планковского часу утворився суперструн вакуум, а потім суперструн.

Новий етап еволюції Всесвіту пов'язаний з виникненням елементарних частинок як коливальних мод суперструн, які вийшли на сцену зі зменшенням планковской температури.

Коротко описана модель дозволяє виділити ряд процесів самоорганізації та деградації: 1. Вихідний вакуум; 2. Виникнення суперструн; 3. Народження частинок; 4. Поділ речовини і випромінювання; 5. Народження Сонця, зірок, галактик; 6. Виникнення цивілізації; 7. Загибель Сонця; 8. Загибель Всесвіту.

Відповідно до стандартної моделі, вихідним станом Всесвіту було квантове вакуумне стан. З філософської точки зору - це важливе основоположення космології, що свідчить про якісну незнищенності матерії і руху. Утворенню суперструн передувало виникнення стабільної метрики простору-часу суперструн вакууму. Найважливішим етапом самоорганізації Всесвіту є народження частинок, а потім порушення суперсиметрії, після чого стала можливою ідентифікація ферміонів і бозонів і, тим самим, поділ речовини і сил. Відділення випромінювання від речовини дозволило йому стати сполучною ланкою між речовими об'єктами. З виникненням Сонця, зірок і галактик з'явилися базові об'єкти для відліку руху макротел.

Стандартна космологічна модель охоплює основні етапи в еволюції Всесвіту, однак вона не відповідає на питання про причини Великого Вибуху (космічного відштовхування).

Слід звернути увагу, що процеси самоорганізації матерії мають пряме відношення до процесів порушення симетрії. Весь розвиток Всесвіту, від її народження до сучасного стану, є послідовність порушення симетрій, що веде до появи все більшого різноманіття матеріальних структур з первісної єдиної цілісної високосімметрічной структури. Сказане можна поширити і на виникнення життя, різних істот, мов, культур, мистецтв, релігій і т.д. Всякий раз, коли порушувалася симетрія (спонтанно або неспонтанно), з'являлося щось нове. Можна сказати, що все існуюче зараз є результат порушення симетрії.

Виникла Всесвіт є річ в собі, цілісне буття, але як тільки у Всесвіті народжується множинність, вона стає явищем. Для мислячої істоти (здатного до свідомості, самосвідомості, оцінки та прийняття рішень), Всесвіт представляється у вигляді множинного буття, просторово-часового світу явищ, за яким, однак, ховається цілісність. І річ в собі, і явище, і цілісність, і множинність суть аспекти дійсності, діалектичні протилежності, пізнаються відповідно шляхом інтелектуального і чуттєвого споглядання. Народженням мислення Всесвіт показує саму себе (при пізнанні її) у всій своїй внутрішній красі, що виявляється через множинний світ явищ. Цілісність же сама по собі малоцікава в силу її еквівалентності ніщо, в якому, власне, нічого пізнавати (в цьому сенсі річ в собі не пізнавана).

З самоорганізацією Всесвіту пов'язаний процес самоорганізації простору-часу, що веде до еволюції фізичних об'єктів, на яких можна експлікувати різні концепції простору-часу. Вихідний Неметричні вакуум можна охарактеризувати доінфляціонним простором і часом. Великий Вибух призвів до еволюції вакууму, що досягла, в кінці кінців, метричної визначеності, яка характеризується суперструн вакуумним простором-часом, потім виникло 10-мірне квантування суперструн поле і відповідне йому суперструн простір-час. З акту самоорганізації суперструн поля до розгортання його чотирьох вимірів мало місце суперструн простір-час. З виникненням частинок і утворенням гравітаційного поля процес самоорганізації привів до класичного гравітаційного простору-часу. Останнє набуло фундаментальне значення, бо все, що еволюціонують процеси всередині Всесвіту (на масштабах більше планківських) можна розглядати відбуваються на його тлі. Кривизна гравітаційного простору-часу зменшувалася зі збільшенням радіуса Всесвіту, при деякому радіусі (в малих областях) простір-час можна вважати плоским. Перехід до плоского простору-часу не є якісним стрибком, тому не належить до процесів самоорганізації матерії.

Після відділення речовини від випромінювання, виникнення великих мас (зірок, галактик), подальшого збільшення радіусу Всесвіту, стало можливим реалізувати простір-час реляційно, але після розпаду баріонів реляційне простір-час знову втратить свій сенс. Воно має значення лише в невеликому оазисі на шкалі еволюції Всесвіту, пов'язаному з існуванням макротел і випромінювання.

Отже, базовим концептуальним простором-часом у Всесвіті є вакуумний простір-час, який істотно на ранній стадії її еволюції. Суперструн простір-час виникло з нього і переважає на наступній стадії еволюції Всесвіту планковской епохи. Класичне гравітаційне простір-час виникло з суперструн простору-часу і суттєво для послепланковской епохи. Реляционное простір-час переважає в областях слабкого гравітаційного потенціалу, наповнених макротела і електромагнітним випромінюванням. Воно не виникло з класичного гравітаційного простору-часу, але існує на його тлі.

Наявність систем, що самоорганізуються дозволяє по-новому поглянути на причинність. Під фізичною причинністю розуміють наявність фізичних причин, тобто деяких впливів, в результаті яких відбувається зміна в матеріальній системі. Слід розрізняти стан матеріальної системи і перехід її в новий стан (процес). Процес може описуватися, а може і не описуватися еволюційним рівнянням. Стан буде класичним, якщо воно строго визначено, і статистичними, якщо воно вероятностно. За характером впливів причини можуть бути зовнішніми, внутрішніми і спільними (тими і іншими). Переходи з одного стану в інший можуть бути однозначно певними або імовірнісними, можуть відбуватися під дією зовнішніх або внутрішніх (або спільних) впливів. Однозначні переходи можна назвати динамічними, імовірнісні - статистичними, вони визначаються типом впливів, серед яких можна виділити динамічні і статистичні.

Стану розглядаються в певний момент часу і в певній області простору, переходи ж відбуваються протягом певного проміжку часу як в ту ж, так і в іншу область простору. Тому причинність пов'язана не тільки з типом систем, але і з властивостями простору-часу, які можуть бути різними в різних своїх частинах. Оскільки разом з еволюцією Всесвіту еволюціонує і простір-час, то буде змінюватися і форма причинності. Значить в причинності можна виділити два аспекти: системний і просторово-часової.

Зазвичай розглядають причинність по відношенню до переходів (процесам), але явище самоорганізації матерії показує, що переходи пов'язані з станами і можуть відбуватися тільки зі специфічних (сильно порушених) станів. Тому причинність слід поширити і на стану.

На кожній стадії просторово-часової еволюції Всесвіту мають місце певні форми системної причинності, завжди супроводжує просторово-часову причинність. Слід зазначити самоорганізаційних форму при переході від Великого Вибуху до метрическому суперструн вакууму, а також при переході від суперструн поля до гравітаційного поля. Однак не можна розглядати еволюцію системного аспекту причинності в зв'язку з еволюцією Всесвіту, бо процеси самоорганізації відбуваються і зараз в окремих ділянках Всесвіту незалежно від її еволюції. Значить, Самоорганізаційна форма причин не еволюціонує, а проявляється по-різному в різні моменти часу на різних ділянках еволюціонує Всесвіту. Те ж саме можна сказати і щодо інших форм системної причинності. Тому системну причинність можна назвати локальною причинністю на противагу глобальної причинності, пов'язаної з простором-часом.

м. Санкт-Петербург