Является ли Большой взрыв мифом? Как физика перекликается с сюжетами древних легенд

В любой человеческой культуре, независимо от эпохи и географии, существует потребность в систематизации знаний о происхождении мира. Тут дело не только в любопытстве, это базовая необходимость для построения картины реальности. Древние цивилизации решали эту задачу через мифологию — системы историй, которые объясняли возникновение космоса, природных явлений и самого человека.

Современная цивилизация, опирающаяся на научный метод, исключением не является. Мы заменили устные рассуждения математическим моделированием, а интуитивные догадки — экспериментальными данными. Однако, если проанализировать господствующую сегодня космологическую модель — теорию Большого взрыва — становится очевидно, что она выполняет ту же социальную и когнитивную функцию, что и древние космогонические мифы. Более того, сценарная структура современной физической теории совпадает с архетипическими сюжетами, которые человечество пересказывало тысячелетиями.

Ниже мы рассмотрим, как современная наука описывает рождение Вселенной, и почему эта физическая теория структурно является современным «мифом о творении» (в антропологическом, а не бытовом смысле этого слова).

Типология начальных условий

Антропология и сравнительная мифология выделяют пять основных категорий сюжетов о происхождении мира. Современная астрофизика, оперируя исключительно уравнениями и наблюдениями, интегрировала в себя элементы практически каждой из них.

1. Концепция Ex Nihilo («Из ничего»)

Это наиболее распространенный сюжет, где бытие возникает из абсолютного небытия. В рамках Общей теории относительности (ОТО) этому соответствует понятие космологической сингулярности. Согласно классическим моделям, в момент времени t=0 плотность энергии и кривизна пространства-времени были бесконечными. До этого момента не существовало ни материи, ни пространства, ни времени. Возникновение Вселенной рассматривается как спонтанное событие, не имеющее причины во времени, так как самого времени до него не существовало.

2. Упорядочивание хаоса

В таких мифах мир не создается с нуля, а формируется из предсуществующей бесформенной материи. В вавилонском эпосе «Энума Элиш» бог Мардук упорядочивает первобытный хаос, олицетворяемый океаном Тиамат. В греческой теогонии Гесиода в начале также лежит Хаос. В физике этот процесс описывается термодинамикой ранней Вселенной. Изначально космос находился в состоянии термодинамического равновесия с максимальной энтропией — «первичный бульон» полей и излучения. Появление сложной структуры (галактик, звезд) является результатом фазовых переходов и локального уменьшения энтропии.

3. Фрагментация единого целого («Мировой родитель»)

Сюжет предполагает, что изначально Вселенная была единой сущностью, которая затем разделилась на части (обычно Небо и Землю). В мифологии маори это разделение слитых в объятиях Ранги (неба) и Папы (земли), в шумерских текстах — разделение Ан и Ки. В физике элементарных частиц это находит прямое отражение в теории Великого объединения. При сверхвысоких энергиях фундаментальные взаимодействия представляли собой единую силу. Эволюция Вселенной — это процесс последовательного спонтанного нарушения симметрии, в результате которого единая сила распалась на гравитацию, электромагнетизм, сильное и слабое взаимодействия.

4. Эволюционное развитие

В этих мифах, характерных для культур юго-запада Северной Америки (например, хопи или навахо), мир развивается поэтапно, проходя через серию «миров» или состояний, каждое из которых сложнее предыдущего. В современной космологии это перекликается с инфляционной теорией, где состояние «ложного вакуума» переходит в «истинный вакуум», или с циклическими моделями Вселенной, где Большой взрыв рассматривается не как абсолютное начало, а как фазовый переход из предыдущего эона.

5. Извлечение материи («Ныряльщик за землей»)

Сюжет, распространенный в фольклоре сибирских народов и индейцев Северной Америки, описывает зооморфного демиурга (гагару, черепаху или ондатру), который ныряет на дно первичного океана, чтобы достать крупицу ила, из которой разрастается суша. В космологическом контексте роль «ныряльщика» выполняет гравитация. Она «извлекает» вещество из разреженных областей первичного газа, концентрируя его в плотные структуры (галактические нити) и оставляя после себя гигантские пустоты — войды.

Исторический контекст: от статики к динамике

Понимание того, что Вселенная имеет начало, не было очевидным для науки. В начале XX века доминировала парадигма стационарной Вселенной — вечной, неизменной и бесконечной во времени. Это представление казалось наиболее логичным и философски комфортным, так как снимало вопрос о моменте творения.

Ситуация изменилась с появлением Общей теории относительности Альберта Эйнштейна в 1915 году. Его уравнения, связывающие геометрию пространства с распределением материи, указывали на нестабильность Вселенной. Заполненный материей космос под действием собственной гравитации должен был либо сжиматься, либо расширяться.

Эйнштейн, находясь под влиянием старых философских установок, счел этот вывод ошибочным. Чтобы исправить свои уравнения, он ввел космологическую постоянную — математический параметр, обеспечивающий стационарность модели. Позже он назовет это решение своей самой большой научной ошибкой.

Альтернативный взгляд предложил бельгийский математик и католический священник Жорж Леметр. В 1927 году он, опираясь на те же уравнения ОТО, предположил, что Вселенная расширяется. Логическая экстраполяция этого процесса в прошлое приводила к выводу, что в какой-то момент вся материя и энергия были сосредоточены в одной точке. Леметр назвал это состояние «первобытным атомом».

Научное сообщество того времени встретило гипотезу скептически, усмотрев в ней попытку обосновать религиозный догмат о сотворении мира научными методами. Однако в 1929 году астроном Эдвин Хаббл обнаружил линейную зависимость между расстоянием до галактик и скоростью их удаления (красное смещение). Это стало первым наблюдательным подтверждением того, что Вселенная действительно расширяется, а значит, в прошлом она была плотнее и горячее. Так гипотеза «первобытного атома» трансформировалась в теорию Большого взрыва.

Физика ранней Вселенной: эпоха Великого объединения

Если рассматривать хронологию Вселенной с точки зрения физики, то наиболее важные события произошли в первые доли секунды. В этот период состояние материи и энергии кардинально отличалось от того, что мы наблюдаем в современных экспериментах.

В современной физике выделяют четыре фундаментальных взаимодействия:

1. Гравитационное взаимодействие (отвечает за притяжение масс).
2. Электромагнитное взаимодействие (свет, электричество, химия).
3. Сильное ядерное взаимодействие (удерживает кварки внутри протонов и протоны внутри атомных ядер).
4. Слабое ядерное взаимодействие (отвечает за радиоактивный распад).

Эксперименты на ускорителях частиц показывают, что при повышении энергии различия между этими силами стираются. При температурах, характерных для ранней Вселенной, электромагнитное и слабое взаимодействия объединяются в единое электрослабое взаимодействие. Теории Великого объединения предсказывают, что при еще более высоких энергиях к ним присоединяется сильное взаимодействие.

Хронология первых мгновений:

• Планковская эпоха (от 0 до 10^−43 секунды). В этот момент плотность энергии настолько высока, что гравитация становится сопоставимой по силе с остальными взаимодействиями. Современная физика не имеет математического аппарата для описания этого состояния, так как квантовая механика и Общая теория относительности здесь вступают в конфликт. Это предел нашего текущего знания.
• Нарушение симметрии и Инфляция. По мере расширения Вселенная остывала. Это привело к спонтанному нарушению симметрии — процессу, аналогичному фазовому переходу (как вода превращается в лед). Единое взаимодействие разделилось на отдельные силы. Этот процесс сопровождался выделением колоссальной энергии вакуума, что, согласно инфляционной модели, привело к экспоненциальному расширению пространства. За ничтожную долю секунды линейные размеры Вселенной увеличились как минимум в 10²⁶ раз.
• Бариогенез. В этот период сформировалась асимметрия между материей и антиматерией. При взаимодействии частиц и античастиц происходит аннигиляция с выделением фотонов. Если бы количества материи и антиматерии были равны, Вселенная сегодня состояла бы только из света. Однако по неизвестной пока причине материи оказалось чуть больше (примерно на одну миллиардную часть). После взаимной аннигиляции этот крошечный избыток материи и образовал всё вещество, которое мы наблюдаем сегодня.

Нуклеосинтез и формирование состава вещества

Спустя несколько микросекунд после начала расширения температура упала настолько, что смогли сформироваться стабильные протоны и нейтроны. В этот момент Вселенная представляла собой горячую плазму.

В интервале от 3 до 20 минут после Большого взрыва произошел первичный нуклеосинтез. Протоны и нейтроны начали объединяться в атомные ядра. Условия (температура и плотность) позволяли протекать термоядерным реакциям, но быстрое расширение Вселенной вскоре остановило этот процесс.

В результате первичного нуклеосинтеза зафиксировался химический состав ранней Вселенной: примерно 75% водорода, 25% гелия-4 и ничтожно малые следы дейтерия, гелия-3 и лития. Все более тяжелые элементы (углерод, кислород, железо) отсутствовали — они появятся только спустя сотни миллионов лет в недрах звезд. Предсказание именно такого соотношения легких элементов является одним из сильнейших доказательств верности теории Большого взрыва.

Гравитационная неустойчивость и рождение структуры

После завершения нуклеосинтеза Вселенная оставалась горячей и непрозрачной для излучения еще около 380 000 лет. Затем температура упала до 3000 кельвинов, что позволило ядрам захватить электроны и образовать нейтральные атомы. Пространство стало прозрачным, и свет смог свободно распространяться — мы наблюдаем этот свет сегодня как реликтовое микроволновое излучение.

Наступили «Темные века» космологии. Источников света (звезд) еще не было, Вселенная была заполнена нейтральным водородом и гелием. Однако этот газ не был распределен идеально равномерно.

Квантовые флуктуации, возникшие еще в эпоху инфляции, привели к микроскопическим неоднородностям плотности вещества (отклонения составляли около 0,001%). Этих ничтожных возмущений оказалось достаточно для запуска механизма гравитационной неустойчивости.

Механизм формирования структур:

1. Области с чуть более высокой плотностью обладали большей массой, а следовательно — более сильным гравитационным полем.
2. Эти области начинали притягивать к себе вещество из окружающего пространства.
3. По мере притока вещества масса области росла, гравитация усиливалась, и процесс аккреции (падения вещества) ускорялся.
4. Области с пониженной плотностью, наоборот, теряли вещество, становясь все более разреженными.

Этот процесс длился сотни миллионов лет. В наиболее плотных сгустках газа давление и температура достигли критических значений, необходимых для начала термоядерных реакций. Так зажглись первые звезды, положив конец «Темным векам».

Гравитация продолжила свою работу на более крупных масштабах. Звезды собирались в галактики, галактики — в скопления и сверхскопления. Материя выстраивалась вдоль линий гравитационного поля, формируя так называемую Космическую паутину — ячеистую структуру Вселенной. Она состоит из плотных волокон (филаментов), где сосредоточена основная масса галактик, и разделяющих их гигантских пустот (войдов), практически лишенных материи.

Заключение: научная теория как мировоззренческий фундамент

Теория Большого взрыва выполняет ту же функцию, что и «Энума Элиш» вавилонян или «Теогония» Гесиода. Она объясняет нам, кто мы (звездная пыль, обретшая сознание), откуда мы пришли (из сингулярности 13,8 млрд лет назад) и каково наше место в иерархии (на маленьком камне в типичной галактике).

При этом важно понимать отличие научной теории от догмы. В данной модели остаются существенные пробелы: природа темной материи и темной энергии, физика сингулярности, причины барионной асимметрии. Научный нарратив постоянно корректируется.

Тем не менее, мы имеем дело с уникальным феноменом: строгая, основанная на скептицизме и проверке фактов наука создала историю, которая по своей структуре сопоставима с величайшими мифами древности. Это история о возникновении порядка из хаоса, написанная языком физики.