Вселенная из ничего: почему не нужен Бог, чтобы из пустоты создать Вселенную - [27]
Итак, если мы можем рассчитать воздействие виртуальных частиц на пустое пространство внутри и вокруг атомов, и мы можем рассчитать воздействие виртуальных частиц на пустое пространство внутри протонов, можем ли мы рассчитать воздействие виртуальных частиц на само пустое пространство?
Что ж, этот расчет вообще-то сделать труднее. Причина в том, что, когда мы рассчитываем воздействие виртуальных частиц на атомы или на массу протона, мы на самом деле рассчитываем полную энергию атома или протона, включая виртуальные частицы, а затем вычисляем полную энергию, которую внесли бы виртуальные частицы без атома или протона (т. е. в пустом пространстве), а затем вычитаем эти два числа, чтобы найти чистое воздействие на атом или протон. Мы так делаем, потому что когда мы пытаемся решить соответствующие уравнения, оказывается, что каждая из этих двух энергий формально бесконечна, но когда мы вычитаем эти две величины, у нас остается конечная разность, причем такая, которая в точности совпадает с измеренным значением!
Однако если мы хотим вычислить воздействие виртуальных частиц на одно только пустое пространство, у нас не из чего вычитать, и в ответе мы получим, следовательно, бесконечность.
Однако бесконечность — не самое приятное число, по крайней мере, для физиков, и мы стараемся избегать его, когда это возможно. Очевидно, что энергия пустого пространства (или чего-нибудь другого, если на то пошло) не может быть физически бесконечной, так что мы должны найти способ сделать расчет и получить конечный ответ.
Причину бесконечности легко объяснить. Когда мы рассматриваем все возможные виртуальные частицы, которые могут появиться, из принципа неопределенности Гейзенберга (который, я напомню, говорит, что неопределенность измеряемой энергии системы обратно пропорциональна промежутку времени, за который вы ее наблюдаете) следует, что частицы, несущие больше всего энергии, могут появиться спонтанно из ничего, если только они затем исчезают в кратчайшее время. Поэтому, в принципе, частицы могут обладать почти бесконечной энергией при условии, что они исчезают в почти бесконечно малое время.
Тем не менее, законы физики, как мы их понимаем, применимы только для времени и расстояний больших, чем определенное значение, соответствующее масштабам, где необходимо учитывать эффекты квантовой механики при попытке понять гравитацию (и связанные с ней воздействия на пространство-время). Пока у нас нет теории «квантовой гравитации», как ее называют, мы не можем доверять экстраполяциям, которые выходят за эти пределы.
Таким образом, мы могли бы надеяться, что новая физика, связанная с квантовой гравитацией, каким-то образом отсечет эффекты виртуальных частиц, которые живут меньше, чем «планковское время», как его называют. Если мы затем рассмотрим суммарное действие только виртуальных частиц с энергией, равной или ниже энергии, которую позволяет это временное ограничение, мы приходим к конечной оценке энергии, вносимой в ничто виртуальными частицами.
Но есть проблема. Это число оказывается примерно в
1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.
000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.
000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.
000.000.000.000.000.000.000.000.000.000
раз больше, чем энергия, связанная со всей известной материей во Вселенной, в том числе с темной материей!
Если расчет расположения атомных энергетических уровней, включая виртуальные частицы, является лучшим вычислением во всей физике, то эта оценка энергетического пространства — на 120 порядков большая, чем энергия всего остального во Вселенной — это, несомненно, худшее вычисление! Если энергия пустого пространства как-то приближается к этому огромному числу, возникающая сила отталкивания (помните, энергия пустого пространства равна космологической постоянной) была бы достаточно большой, чтобы взорвать Землю сегодня, но что более важно, она была бы так велика в древние времена, что все, что мы сейчас видим в нашей Вселенной, оттолкнулось бы друг от друга так быстро в первые доли секунды после Большого Взрыва, что ни одна структура, ни звезды, ни планеты и ни люди никогда бы не образовались.
Эту проблему, подходяще названную проблемой космологической постоянной, существовавшую задолго до того, как я стал аспирантом, впервые совершенно ясно выразил русский космолог Яков Зельдович примерно в 1967 году. Она остается нерешенной и, пожалуй, самой глубокой нерешенной фундаментальной проблемой в физике сегодня.
Несмотря на то, что мы не имели ни малейшего представления, как решить эту проблему в течение более чем сорока лет, мы, физики-теоретики, знали, что ответ должен был быть. Как четвероклассник, который, я полагаю, догадался бы, что энергия пустого пространства равна нулю, мы тоже чувствовали, что, когда конечная теория будет получена, она объяснит, как аннулируются эффекты виртуальных частиц, оставляя пустое пространство с ровно нулевой энергией. Или ничто. Или, скорее, Ничто.
Наши рассуждения были лучше, чем рассуждения четвероклассника, или мы так думали. Нам нужно было уменьшить величину энергии пустого пространства от действительно гигантского значения, предложенного наивной оценкой, до величины, соответствующей верхним пределам, допустимым наблюдением. Это потребовало бы какого-то способа вычесть из очень большого положительного числа другое очень большое положительное число, так, чтобы сократить 120 знаков, оставляя что-то ненулевое под 121 знаком! Но нет ни одного прецедента в науке для сокращения двух больших чисел с такой точностью, чтобы осталось только что-то мизерное.
Книга американского астрофизика Лоуренса Краусса о том, что Вселенная могла образоваться буквально из ничего под действием физических законов.
Лоуренса Краусса иногда называют Ричардом Докинзом от точных наук. Он серьезный физик-исследователь и один из самых известных в мире популяризаторов науки, с работами которого российский читатель только начинает знакомиться. Уже подзаголовок его книги подчеркивает, что нарисованная наукой картина мира превзошла по величественности все религиозные эпосы. Это грандиозное повествование разворачивается у Краусса в двух планах: как эволюция Вселенной, которая в итоге привела к нашему существованию, и как эволюция нашего понимания устройства этой Вселенной.
Известный физик и автор книг-бестселлеров Лоуренс Краусс предлагает новаторский взгляд на то, как возникло в начале времен все, что существует вокруг нас. Откуда взялась Вселенная? Что было до нее? Что принесет будущее? И наконец, почему вообще существует что-то, а не ничто? Краусс – один из немногих видных ученых наших дней, кому удалось преодолеть пропасть между наукой и популярной культурой. Он описывает поразительно красивые экспериментальные наблюдения и головоломные новые теории, которые не только наглядно показывают, что нечто может возникнуть из ничего, но и утверждают, что нечто возникает из ничего всегда.
Легендарная книга Лоуренса Краусса переведена на 12 языков мира и написана для людей, мало или совсем не знакомых с физикой, чтобы они смогли победить свой страх перед этой наукой. «Страх физики» — живой, непосредственный, непочтительный и увлекательный рассказ обо всем, от кипения воды до основ существования Вселенной. Книга наполнена забавными историями и наглядными примерами, позволяющими разобраться в самых сложных хитросплетениях современных научных теорий.
Информационные материалы, предназначенные для делегатов XXV городской партийной конференции г. Новосибирска, проходившей в декабре 1975 г. Содержат фотографии и статистические данные, показывающие результаты развития города с 1917 по 70-е гг. XX века.
«Описание Московии» Александра Гваньини является законченным произведением, в котором удачно сочетаются географические и этнографические сведения, очерки военного дела, торговли и строительства, нравов и обычаев русских, их религии. Человек пера, автор, литературно одарённый, Гваньини создал впервые оригинальное произведение, в основу которого, как он сам написал в посвящении «благосклонному читателю», лежат «труды учёных мужей и космографов, а также различных путешественников»; многое же автор постиг «благодаря собственному опыту и присутствию»; его наблюдения достаточно верны и глубоки. В своей работе Гваньини исходил из двух основных источников: «Записок о Московитских делах» австрийского дипломата Сигизмунда Герберштейна (1486–1566 гг.), побывавшего в Москве в 1517 и 1526 гг., (первым изданием вышли в Вене в 1549 г.) и «Краткого сказания о нравах и жестоком правлении тирана Московии Васильевича» Альберта Шлихтинга, немецкого путешественника, дворянина из Померании, несколько лет проведшего в русском плену.
Монография историка-германиста О.Е. Ореховой предлагает читателю полный анализ рынка прессы ФРГ после объединения Германии, раскрывает динамику тиражных тенденций с 1990 по 2007 гг. и освещает специфику редакционных концепций ведущих органов печатных СМИ ФРГ в условиях рекламно-газетного кризиса начала XXI века. Книга рассчитана на студентов-международников, аспирантов, исследователей-германистов, всех интересующихся историей и современным состоянием печатных органов ФРГ.
Книга для чтения содержит иллюстративные примеры к принципам подготовки курсовых работ, взятые из текстов курсовых работ по направлению «Международные отношения». Теоретическое объяснение сопровождается фрагментами, при анализе которых студенты учатся не только выявлять и употреблять клише научного стиля речи, но и продуцировать собственные тексты с опорой на имеющиеся образцы.
Эта книга рассказывает о золоте — древнем и современном, об отношении к нему людей различных формаций. Она знакомит с тем, как образовалось золото, каковы его свойства и где оно встречается в природе, какие машины на наших приисках пришли на смену бутаре и промывочному лотку. В заключение говорится об использовании золота в технике сегодняшнего и завтрашнего дня.
В монографии рассматривается институт лишения свободы как родовое понятие и виды наказания, связанные с изоляцией осужденного от общества.В настоящей работе предпринята попытка теоретико-правового конструирования видов лишения свободы: тюремного заключения на срок или бессрочно; содержание в исправительной колонии открытого типа для отбывания заключительного этапа тюремного заключения; содержания в воспитательном центре несовершеннолетних заключенных.Для студентов, аспирантов, профессорско-преподавательского состава юридических ВУЗов, научных сотрудников, исследующих современные проблемы уголовного наказания.