Наш дивовижний Всесвіт. Витвір сліпого випадку?

ДЕЯКІ люди кажуть: «Безсумнівно, Всесвіт — це лише справа випадку». Інші, особливо віруючі, не погоджуються з ними. Ще хтось просто не впевнений, так це чи ні. А як думаєте ви?

Хоч би якою була ваша відповідь, ви, звичайно ж, погодитеся, що наш Всесвіт — це диво з див. Візьмімо, наприклад, галактики. За приблизними підрахунками, в досяжному для спостережень космосі їх коло 100 мільярдів. Кожна галактика є зоряним угрупованням, яке налічує від менше одного мільйона до понад трильйона зір.

Більшість галактик об’єднані у скупчення від кількох десятків до багатьох тисяч галактик. Наприклад, нашу Галактику та її сусідку, галактику Андромеди, називають близнюками. Ці неосяжні зоряні системи зв’язані між собою силою гравітації. Разом зі ще декількома поблизькими галактиками вони становлять частину скупчення.

Всесвіт складається з незліченної кількості галактичних скупчень. Деякі з них зв’язані гравітацією із іншими скупченнями й утворюють надскупчення. Але, починаючи від цих масштабів і далі, гравітація втрачає свій вплив. Науковці виявили, що надскупчення віддаляються одні від одних. Іншими словами, Всесвіт розширюється. Це разюче відкриття вказує на те, що був початок, коли Всесвіт займав набагато менший простір і мав незрівнянно більшу густину. Часто момент народження Всесвіту називають Великим вибухом.

Декотрі науковці висловлюють серйозні сумніви щодо того, чи людині взагалі вдасться колись з’ясувати, як зародився Всесвіт. Інші розробляють теорії його появи, виключаючи можливість впливу розумної причини. У журналі «Саєнтифик америкен» за січень 1999 року власне обговорювалася тема «Як виник Всесвіт?». Недоліки певних теорій уже очевидні. Як говориться в журналі, «астрономам, на жаль, буде, мабуть, дуже важко... перевірити будь-яке з цих припущень експериментально».

Погляд, за яким Всесвіт виник внаслідок сліпого випадку, вимагає віри в те, що вчені називають рядом «щасливих випадків», або «випадкових збігів обставин». Наприклад, Всесвіт складається з величезної кількості найпростіших елементів — атомів водню та гелію. Однак для життя потрібен не лише водень, але й достатня кількість більш складних атомів, особливо вуглецю та кисню. Тому науковці свого часу розмірковували, звідки взялися ці настільки важливі атоми.

Чи ж те, що складні атоми, необхідні для підтримання життя, синтезуються у надрах певних зір-гігантів,— лише збіг обставин? І чи цілком випадково деякі зорі-гіганти вибухають як наднові, викидаючи у космос свої скарби рідкісних елементів? Сер Фред Хойл, який був причетний до цих відкриттів, сказав: «Думаю, жоден науковець, котрий досліджував ці факти, не може не дійти висновку, що закони ядерної фізики були створені спеціально».

Розгляньмо тоді уважніше матерію, з якої складається наш Всесвіт.

[Рамка/Ілюстрація на сторінці 4]

ТЕОРІЯ РОЗДУВНОГО ВСЕСВІТУ

Деякі науковці вважають, що певні параметри раннього Всесвіту, наприклад, точну швидкість розширення, можна пояснити без існування розумної причини. Вони вказують на теорію або теорії, загальна назва яких — теорія роздувного Всесвіту. Однак ця модель не розглядає питання про походження Всесвіту. Крім того, якщо вона правильна, то перед народженням Всесвіту мусило існувати щось, з чого завдяки випадку він і виник.

Згідно з цією теорією, Всесвіт, бувши крихітнішим, ніж атом, виріс менш як за секунду до розмірів більших, аніж наша Галактика. Кажуть, що з того моменту він розширюється повільніше, з середньою швидкістю. Нині вважається, що видимий для спостереження Всесвіт — це лише мала частка більшого Всесвіту. Прихильники цієї теорії твердять, що, хоча видима частина космосу однорідна в усіх напрямках, невидима частина може бути іншою, навіть хаотичною. За словами астрофізика Джефрі Бербіча, «теорію роздувного Всесвіту ніколи не вдасться підтвердити експериментально». Слід сказати, що ця модель суперечить новій групі фактів, отриманих внаслідок прямих спостережень. Бо, як тепер побачили, вона вимагає існування уявної нової сили антигравітації. Тому вчений Говард Джорджі з Гарвардського університету, говорячи про теорію роздувного Всесвіту, сказав, що це «чудовий науковий міф, який у найліпшому випадку я можу назвати міфом, зовсім не гіршим за всі інші міфи про створення, котрі мені доводилося чути».

[Ілюстрація на сторінці 3]

Майже кожен об’єкт на цьому зображенні, зробленому космічним телескопом Хаббла,— це галактика.

[Відомості про джерело]

Сторінки 3 і 4 (розпливчасте зображення): Robert Williams and the Hubble Deep Field Team (STScI) and NASA

[Ілюстрації на сторінці 4]

«Закони ядерної фізики були створені спеціально» (сер Фред Хойл, поряд із Надновою 1987 року A).

[Відомості про джерела]

Dr. Christopher Burrows, ESA/STScI and NASA

Фотографія з люб’язного дозволу of N. C. Wickramasinghe

Хімічні елементи. Справа сліпого випадку?

«КОЖНЕ тіло у Всесвіті, навіть найвіддаленіша зоря, складається з атомів»,— говориться в «Енциклопедії зір та атомів» (англ.). Окремі атоми надто маленькі, щоб їх можна було побачити, але, з’єднавшись разом, вони утворюють усі відомі хімічні речовини. Деякі з цих речовин тверді й видимі для нас, інші ж — невидимі й газоподібні. Чи можна існування всіх хімічних елементів пояснити сліпим випадком?

Елементи від 1-го до 92-го

Хоча водень — найпростіший з усіх атомів, він служить пальним для таких зірок, як наше Сонце, і є необхідний для життя. Ядро атома водню має лише один протон, і навколо цього ядра рухається один електрон. До складу атомів інших хімічних елементів, як-от вуглець, кисень, золото та ртуть, входить багато електронів, що кружляють навколо ядра, яке містить багато протонів та нейтронів.

Близько 450 років тому було відомо лише 12 елементів. З відкриттям інших науковці зауважили, що елементи підпорядковуються природній системі. І коли їх розмістили в ряди і стовпчики таблиці, вчені виявили, що елементи в одному стовпчику мають подібні властивості. Однак у таблиці залишались вільні місця, які мали зайняти невідомі ще елементи. Завдяки цій системі російський науковець Дмитро Менделєєв передбачив існування елемента з атомним номером 32, германію, а також його забарвлення, масу, густину й температуру плавлення. «Передбачення [Менделєєва] щодо інших елементів, яких не вистачало,— галію та скандію,— теж виявилися дуже точними»,— говориться у науковому підручнику з хімії за 1995 рік.

З часом науковці передбачили існування ще інших невідомих елементів та декотрі їхні властивості. Зрештою було відкрито всі елементи, яких бракувало. У таблиці більше не залишилося жодного порожнього місця. Природний порядок елементів базується на кількості протонів у їхньому ядрі й починається елементом з номером 1, воднем, і продовжується до останнього елемента, який зазвичай трапляється на Землі в природному стані,— елемента з номером 92, урану. Чи цей порядок — лише випадковість?

Задумаймось також над великим різноманіттям хімічних речовин, побудованих з цих елементів. Золото та ртуть мають характерний металевий блиск. Одна речовина тверда, а інша — рідка. Але їхні хімічні елементи йдуть слідом один за одним під номерами 79 і 80. Атом золота має 79 електронів, 79 протонів та 118 нейтронів. Атом ртуті має лише на один електрон та один протон більше й приблизно те ж саме число нейтронів.

Чи зовсім випадково, завдяки такій незначній зміні в структурі атома, виникло настільки багате різноманіття речовин? А що сказати про сили, які тримають атомні частинки вкупі? «Цілий Всесвіт — від найменшої частинки до найбільшої галактики — підпорядковується принципам, накресленим законами фізики»,— пояснюється в «Енциклопедії зір та атомів». Уявіть собі, що сталося б, якби змінився хоч один з цих принципів. Який був би наслідок зміни, скажімо, сили взаємодії, під дією котрої електрони постійно рухаються навколо атомного ядра?

Точно відрегульовані фізичні взаємодії

Розгляньмо, який був би результат того, що електромагнітна взаємодія стала б слабшою. «Електрони більше не трималися б атомів»,— зазначає д-р Дейвід Блок у книжці «Стар воч». І до чого це призвело б? «Ми опинилися б у Всесвіті, де не могла б відбуватися жодна хімічна реакція!» — сказав він. Які ж ми повинні бути вдячні, що існують незмінні закони, котрі уможливлюють перебіг хімічних реакцій! Коли, наприклад, два атоми водню сполучаються з одним атомом кисню, утворюється молекула дорогоцінної рідини, води.

Електромагнітна взаємодія майже в 100 разів слабша за сильну ядерну взаємодію, завдяки якій атомні ядра не розпадаються. Що б сталося, коли б це співвідношення змінилось? «Якби відносна сила ядерної та електромагнітної взаємодій була трохи іншою, то атоми вуглецю не існували б»,— говорять науковці Джон Барроу і Френк Типлер. А без вуглецю не було б життя. Атоми цього елемента складають 20 відсотків ваги усіх живих організмів.

Також дуже важливим є співвідношення між електромагнітною силою та гравітацією. «Найнезначніша зміна у співвідношенні між гравітаційною та електромагнітною взаємодіями,— говориться в журналі «Нью саєнтист»,— перетворила б подібні до Сонця зорі в блакитних гігантів [надто гарячих для існування життя] або в червоних карликів [недостатньо теплих для підтримання життя]».

Інша взаємодія — слабка ядерна — регулює швидкість ядерних реакцій у Сонці. «Вона якраз достатньої величини, щоб водень у Сонці горів повільно, але зі сталою швидкістю»,— пояснює фізик Фріман Дайсон. Можна навести багато інших прикладів, які показують, що наше життя залежить від неймовірно точно узгоджених законів та добре допасованих умов у Всесвіті. Автор наукових статей професор Пол Дейвіс порівняв ці закони та умови до ручок для настроювання приладу й сказав: «Здається, що, аби Всесвіт був такий, щоб у ньому буяло життя, різні ручки повинні бути настроєні з надзвичайно високою точністю».

Ще задовго до того, як сер Ісаак Ньютон відкрив закон тяжіння, у Біблії вже згадувалося про такі незмінні приписи або закони. Чоловікові на ім’я Йов було поставлено запитання: «Чи ти проголосив приписи, які керують небесами, або ж встановив закони природи на землі?» (Йова 38:33, «Нова англійська Біблія»). Інші запитання, які також змушують задуматися, звучать так: «Де був єси, як я закладав землю?» та «Хто визначив їй міру,— може знаєш?» (Йова 38:4, 5, Хом.).

[Рамка на сторінці 6]

ЖИТТЄВО ВАЖЛИВІ ЕЛЕМЕНТИ

Організм людини приблизно на 98 відсотків складається з таких хімічних елементів, як водень, кисень та вуглець. Ще 1,4 відсотка припадає на азот. Частка інших елементів у нашому тілі зовсім незначна, все ж вони дуже важливі для життя.

[Таблиця/Схема на сторінках 6, 7]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

На сьогодні науковці уже синтезували елементи від 93-го й далі, аж до 118-го включно. За передбаченнями вчених, ці елементи також підпорядковуються законам періодичної системи.

[Відомості про джерело]

Джерело: Los Alamos National Laboratory.

Назва елемента Символ елемента Атомний номер (кількість протонів)

водень H 1

гелій He 2

літій Li 3

берилій Be 4

бор B 5

вуглець C 6

азот N 7

кисень O 8

фтор F 9

неон Ne 10

натрій Na 11

магній Mg 12

алюміній Al 13

кремній Si 14

фосфор P 15

сірка S 16

хлор Cl 17

аргон Ar 18

калій K 19

кальцій Ca 20

скандій Sc 21

титан Ti 22

ванадій V 23

хром Cr 24

марганець Mn 25

залізо Fe 26

кобальт Co 27

нікель Ni 28

мідь Cu 29

цинк Zn 30

галій Ga 31

германій Ge 32

миш’як As 33

селен Se 34

бром Br 35

криптон Kr 36

рубідій Rb 37

стронцій Sr 38

ітрій Y 39

цирконій Zr 40

ніобій Nb 41

молібден Mo 42

технецій Tc 43

рутеній Ru 44

родій Rh 45

паладій Pd 46

срібло Ag 47

кадмій Cd 48

індій In 49

олово Sn 50

сурма Sb 51

телур Te 52

йод I 53

ксенон Xe 54

цезій Cs 55

барій Ba 56

лантан La 57

церій Ce 58

празеодим Pr 59

неодим Nd 60

прометій Pm 61

самарій Sm 62

європій Eu 63

гадоліній Gd 64

тербій Tb 65

диспрозій Dy 66

гольмій Ho 67

ербій Er 68

тулій Tm 69

ітербій Yb 70

лютецій Lu 71

гафній Hf 72

тантал Ta 73

вольфрам W 74

реній Re 75

осмій Os 76

іридій Ir 77

платина Pt 78

золото Au 79

ртуть Hg 80

талій Tl 81

свинець Pb 82

вісмут Bi 83

полоній Po 84

астат At 85

радон Rn 86

францій Fr 87

радій Ra 88

актиній Ac 89

торій Th 90

протактиній Pa 91

уран U 92

нептуній Np 93

плутоній Pu 94

америцій Am 95

кюрій Cm 96

берклій Bk 97

каліфорній Cf 98

ейнштейній Es 99

фермій Fm 100

менделевій Md 101

нобелій No 102

лоуренсій Lr 103

резерфордій Rf 104

дубній Db 105

сіборгій Sg 106

борій Bh 107

гассій Hs 108

мейтнерій Mt 109

110

111

112

114

116

118

[Схема]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

Атом гелію.

Електрон

Протон

Нейтрон

[Схема/Ілюстрація на сторінці 7]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

Яким чином чотири фізичні взаємодії були настільки точно відрегульовані?

ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ВЗАЄМОДІЯ

СИЛЬНА ЯДЕРНА ВЗАЄМОДІЯ

ГРАВІТАЦІЙНА ВЗАЄМОДІЯ

СЛАБКА ЯДЕРНА ВЗАЄМОДІЯ

Молекула води

Ядро атома

Блакитний гігант

Червоний карлик

Сонце