Поскольку разные авторы анализировали разные большие числа и соотношения между ними (обычно произвольно выбирались 2-3), целесообразно рассмотреть их совокупность целиком. Первое соотнесение больших чисел между собой было выполнено Г. Вейлем. Эммин выдвинул идею зависимости от времени силы притяжения в мире и гравитационной постоянной. К большим числам относятся, прежде всего, известные параметры, характеризующие Вселенную в целом (для удобства будем рассматривать их с точностью до порядка):
Радиус наблюдаемой Вселенной: R/ro 1040, где ro так называемый классический радиус электрона;
r
o
2
2
Возраст Вселенной: T/t
о
40
о
tо =h/mc
2
Масса Вселенной, выраженная в массах протона: M/mp 10
80
40
2
Большие числа характеризуют и параметры звёзд основных материальных объектов Вселенной.
Массы звёзд, выраженные в массах протона: M*/mp 10
60
40
3/2
Наконец, одним из важнейших больших чисел является отношение электромагнитной и гравитационной сил между двумя частицами, например, между протоном и электроном: Fэл/Fгр = Ke
2
40
То же соотношение в других формах:
в виде так называемой гравитационной константы связи:
αg
-1
2
40
отношение «классического» и гравитационного радиуса частицы:
re/rg = Ke
2
2
40
отношение комптоновской длины и гравитационного радиуса частицы:
λe/rg = hc/Gm
2
40
отношение «классического» радиуса электрона и планковской длины:
re/lпл. = (hc/Gm
2
20
В некоторых соотношениях большие числа присутствуют в скрытом виде:
Gρ H
2
Gρ T
-2
HT 1;
GR h
2
3
G/ρ (h
4
6
2
GM/Rc
2
GM c
3
Rg R и другие.
«Большие числа» являются эмпирическими параметрами современной физической картины мира. Они отражают свойства Вселенной в целом, звёзд и соотношение между гравитационными и остальными взаимодействиями. Современная физика в конце XX века ещё недостаточно работала с величинами типа «больших чисел». Это отражается, в частности, в согласованной терминологии кратных и дольных величин. В 1930-1950-е годы диапазон этих величин составлял всего от 10
-12
12
12
-15
-18
15
18
В отличие от остальной физики теоретическая астрофизика столкнулась с большими числами ещё в начале XX века. Для наименования таких чисел английскими астрофизиками применялась так называемая мультипликативная система числовых обозначений. Так, например, септиллион означал миллион в седьмой степени, т.е. 10
42
48
Среди больших чисел особое место занимает время существования Вселенной. В принципе, само по себе оно не нуждается в объяснении время постоянно увеличивается, и таким образом оно достигло своего нынешнего значения. Чтобы измерять время, нам приходится пользоваться некой единицей времени. В отличие от таких физических величин, как скорость, электрический заряд и другие, в настоящее время у нас нет столь же фундаментальной естественной единицы времени.
Для измерения времени используются две различные шкалы: макрошкала (период вращения Земли и т.д.) и микрошкала, где в качестве единицы времени выбираются атомные единицы время прохождения светом отрезка, равного комптоновской длине или «классическому» радиусу электрона или какой-либо другой частицы. В атомных единицах время существования Вселенной оказывается одним из больших чисел.
Параметры Вселенной, такие как её наблюдаемый радиус, плотность, параметр Хаббла, также изменяются с течением времени. Поскольку они не являются случайными, а определяются космологическими законами, то большие числа, связанные с ними, оказываются таковыми просто из-за их связи с таким большим числом, как время. Таким образом, наблюдаемый радиус Вселенной оказывается столь большим, а наблюдаемая плотность вещества столь малой просто потому, что прошло достаточно много времени. Наряду с изменяющимися параметрами стандартные космологические модели предполагают наличие некоторых неизменных параметров, таких как масса Вселенной и сила гравитационного взаимодействия, что приводит к необходимости объяснения больших чисел, связанных с ними, а также ряда соотношений между ними и параметрами, изменяющимися со временем.
Двенадцать масштабных ячеек (по пять порядков) с высокой точностью заполнены объектами Вселенной. На размерной шкале десятичных логарифмов наш мир заключён в диапазоне 61 порядка: от максимона до Метагалактики (32,8 + 28,2 = 61). Наиболее известные и распространённые системы расположены на этой шкале в следующий ряд:
Рис. 25. Количественно-качественная диаграмма «масштаб-устойчивость», называемая Волной Устойчивости (ВУ). В начале 70-х годов двадцатого столетия Сергей Иванович Сухонос [6, 7, 8] обнаружил удивительные закономерности масштабного устройства Вселенной.
0 максимоны, 1 фотоны, 2 ядра электронов, 3 электроны, 4 протоны, ядра атомов, 5 атомы водорода, 6 живые клетки, 7 человек, 8 ядра звёзд, 9 звёзды, 10 ядра галактик, 11 галактики, 12 Метагалактика.
Введённые масштабные классы являются общими для всех видов систем Вселенной. Один и тот же масштабный класс заполнен объектами с разными свойствами. Например, класс 8 занимают планеты, ядра звёзд и биоценозы. При этом масштабные границы этих объектов оказываются инвариантными относительно их вещественного наполнения.
Чтобы ответить на все вопросы, нужно оторваться от привычных представлений и заученных правил, подняться над плоскостью отдельных научных дисциплин и посмотреть на все собранные факты сверху, действительно издали. При этом надо разобраться и в физике, и в биологии, и в астрономии, и в других науках то есть стать эрудитом, да ещё обзавестись пытливым умом, умением задавать себе нетрадиционные вопросы и находить нетривиальные ответы. Для одного человека этого много.
В работах С.И. Сухоноса использованы надёжные, проверенные экспериментами и наблюдениями границы Вселенной. Весь наш видимый мир от протона до Метагалактики заключён в пределах размеров от 1013 до 1027 см, что составляет ровно 40 порядков (13+27). Если же принять во внимание вполне вероятные и чаще всего признаваемые теоретические границы масштабов нашего мира, то необходимо рассматривать уже 61 порядок (от 1033 до 1028 см от максимона до Метагалактики). Для анализа структуры Вселенной, её красоты важно знать, существует Божественный масштабный порядок мироздания или его нет.
Какие символы выбрать для классификации? Средний размер Метагалактики 1,6 1028 см. С другого края масштабов в нашем мире минимальный размер, определяемый экспериментально, имеет такая известная система, как протон (1,6 1013 см или 1012,8 см). В настоящее время в экспериментах удалось проникнуть на несколько порядков глубже, и теоретиками был поставлен вопрос: есть ли вообще предел для расщепления микрочастиц на составные части?
Квантовая теория, опираясь на всю совокупность своих знаний, вывела некий теоретический предел расщепления материи на элементы это так называемая фундаментальная длина. Её свойства таковы, что любые меньшие частицы, если они существуют, уже не подчиняются законам нашего мира и не могут быть описаны современной физикой. Именно этот фундаментальный размер могут иметь некоторые гипотетические микрочастицы (их называли максимонами). Точное значение этого фундаментального размера 1032,8 см.
99,9% вещества Вселенной сосредоточено в звёздах, которые практически все собраны в галактики. Звёзды более чем на 70% по массе состоят из водорода, ядром которого является протон. С учётом того, что по количеству элементов Вселенной водород превышает 90% содержания остальных атомов, а протон при этом является наиболее долгоживущей частицей Вселенной (~1056 лет), выбор данных объектов на масштабных уровнях определялся их подавляющей численностью. Выбор клетки и человека субъективен лишь на первый взгляд. Место человека в этом ряду, по крайней мере, представляет собой несомненный интерес. Соответственно человек, как и все многоклеточные организмы, состоит из клеток. Более того, по мнению многих биологов, клетка это наиболее важная и представительная биологическая система биосферы.
Известно, что ядра атомов определяют основные свойства самих атомов, хотя имеют размеры в 100 000 раз меньшие. Аналогично в мегамире: именно ядра звёзд и галактик определяют их основные свойства, а их размеры примерно во столько же раз меньше самих звёзд и галактик. Поэтому для классификации выбраны ядра звёзд и ядра галактик.
Размеры протона и атома водорода известны науке с точностью до десятых долей. Средний рост человека колебался в истории его становления в довольно узких пределах. Размеры клеток, ядер звёзд, ядер галактик и самих галактик определялись как среднегеометрические по одной и той же процедуре. Если, например, известно, что звёзды не бывают менее 1010 см и более 1014 см, то средний размер звезды определялся как 1012 см. Выбранный ряд систем (включая средние размеры звёзд, галактик и т.п.) занимает на М-оси места, чередующиеся через пять порядков. На рисунках 20, 21 изображена М-ось и точки нахождения на ней выбранных объектов. Этот результат свидетельствует о том, что в масштабной иерархии Вселенной присутствует строгий божественный порядок, красота и периодичность, которая определяется безразмерным отношением: средняя галактика во столько раз больше среднего ядра галактики, во сколько последнее больше среднего размера звезды, и т.д.
Итак, используя общеизвестные данные астрофизики, был получен чрезвычайно важный результат: в масштабном центре расположена живая клетка фундамент всей жизни на Земле. Учитывая гигантский размах масштабного интервала Вселенной 61 порядок (!), нет оснований считать этот факт следствием слепой случайности. Информация о нашем организме «переходит» из поколения в поколение через «узкое горлышко» масштабного канала с «сечением» около 50 мкм. И это ключ к пониманию жизни во Вселенной. Для простоты объяснения основной идеи используются две модели масштабной симметрии Вселенной: упрощённая, или округлённая до целых порядков, и уточнённая с использованием сотых долей порядка.
Упрощённая модель удобна для уяснения основных закономерностей масштабной симметрии, а уточнённая для проверки феноменологических данных. При этом упрощённая модель при описании и построении графиков использует значения размера от максимона 1033 cм до размера Метагалактики 1027 см, т.е. оперирует М-интервалом [33; +27] длиной в 60 порядков. Уточнённая модель использует те же значения размеров от 1032,8 см до 1028,2 см соответственно, т.е. рассматривает М-интервал [32,8; +28,2] длиной в 61 порядок. Такая замена одного интервала на другой даёт погрешность всего 1/60, т.е. всего 1,5%.
Впервые наука увидела удивительный масштабный порядок, которому трудно было дать какое-либо рациональное объяснение. Ещё в начале века А. Эддингтоном и П. Эренфестом была обнаружена уникальная масштабная закономерность: оказалось, что разумная комбинация из различных космологических констант даёт в результате одно и то же безразмерное число, близкое к 1040, или его кратное. Эта проблема привлекала внимание всех известных физиков, таких как Эйнштейн, Гамов, Дирак и других учёных, занимавшихся мировоззренческими проблемами устройства Вселенной.
Проблема получила название Проблема больших чисел. Она заключается в том, что существуют божественные численные совпадения некоторых безразмерных отношений, составленных из атомных констант, скорости света и следующих космологических констант: возраста Вселенной tp, радиуса Вселенной Rp, средней плотности вещества во Вселенной ρp и гравитационной постоянной G.
Масштабный интервал в 40 порядков, который протянулся от протона до Метагалактики, свойствен не только соотношению размеров, но и соотношению масс, сил и времён. Некоторое время эти удивительные соотношения оставались предметом отдельного исследования. В 30-х годах двадцатого столетия на них обратил пристальное внимание П. Дирак, который понял, что они не случайны, а проявляют собой глубокую божественную связь между космологией, гравитацией и электричеством. Он выдвинул гипотезу, что физические константы меняются со временем, и сформулировал следующий постулат, который получил название принцип Дирака: «Любые две очень большие (примерно 1040) безразмерные физические величины связаны простым математическим соотношением, в котором коэффициенты величины порядка единицы». На основании этого принципа можно с уверенностью утверждать, что Бог великий математик.
Поскольку этому принципу подчиняется возраст Вселенной, то тут же встал вопрос:
либо этот принцип действует во Вселенной всегда, но тогда с учётом изменяющегося возраста должны меняться космологические и атомные константы;
либо данный принцип выполняется только в небольшой промежуток времени существования Вселенной, и тогда мы живём в каком-то особенном выделенном моменте её развития.
Рис. 26. Масштабная ось упорядоченной Вселенной (разделённая на 12 интервалов по 5 порядков). В начале 70-х годов двадцатого столетия Сергей Иванович Сухонос [6, 7, 8] обнаружил удивительные закономерности масштабного устройства Вселенной.
Чтобы проверить первую версию, астрофизики провели теоретические исследования, направленные на поиск ответа: постоянны ли физические постоянные? Положительный ответ был получен с очень высокой точностью. Однако в ходе проверки выяснился ещё один парадокс: оказалось, что любые, самые незначительные изменения физических констант приводят к тому, что вся Вселенная оказывается совершенно иной. Из этого следовал очевидный вывод: все константы установлены Богом таким образом, чтобы получилась Вселенная, в которой могла бы появиться жизнь, включая человека.
Важным следствием из этого вывода является то, что все константы нашей Вселенной имеют не случайное значение, а строго увязанное друг с другом через божественный закон их гармонизации. Вся Вселенная создана Богом для появления на свет Божий человека.
Учёный мир занялся вопросом: «Не управляет ли структурой Вселенной Бог и Бог?». Проблема увязки физических констант нашего мира с возможностью существования человека настолько взбудоражила научный мир, что собственно породившая её проблема больших чисел ушла в тень и оказалась на периферии внимания. Она так и осталась неразгаданным феноменом природы и лишь изредка упоминается в обзорных космологических работах. В 70-х годах С.И. Сухонос поставил перед собой мировоззренческую задачу: определить, есть ли в масштабной иерархии Вселенной какой-либо самостоятельный порядок устройства. Он исходил из следующего принципа: все объекты и процессы во Вселенной объединяет общий гармонический принцип, проявляющийся через распределение объектов по размерам, а распределение полевых связей через длины волн; если же гармонии во Вселенной нет, то в расположении всех объектов на масштабной шкале должен царить хаос.
Рис. 27. Структура современной упорядоченной Вселенной. П.М. Девис. В начале 70-х годов двадцатого столетия Сергей Иванович Сухонос [6, 7, 8] обнаружил удивительные закономерности масштабного устройства Вселенной.
Используя справочные данные о размерах объектов Вселенной, С.И. Сухонос расположил их на шкале десятичных логарифмов. Им в результате выявлена поразительная закономерность: оказалось, что наиболее типичные объекты Вселенной занимают в своих средних размерах на оси места строго через 105. Более того, многие ключевые системные свойства объектов Вселенной (структурных и динамических) имеют подобие с коэффициентами 1010, 1015, 1020. Впервые эти результаты были опубликованы в научно-популярном журнале (6). Затем последовали ещё две публикации (7, 8), которые в сжатом виде показывали основные закономерности открытого явления. Такие закономерности не могли появиться в условиях неуправляемого Большого Взрыва.