Взгляд со стороны. Естествознание и религия

Если константа стабильна, наша Вселенная изначально была запрограммирована на возникновение жизни. Если же она изменяется – однородности и изотропности Вселенной нет, и человечество возникло в тот момент, когда возможно его существование. И нам отведён небольшой отрезок жизни во времени и крохотная часть пространства Вселенной с наблюдаемыми в настоящее время параметрами.

В первые моменты существования горячей и плотной Вселенной количество частиц и античастиц было одинаковым. Из этого следует, что Вселенная вообще не могла образоваться, – аннигиляция частиц и античастиц должна была превратить её в электромагнитное излучение. Но, как известно, Вселенная почти полностью образована из материи.

Факт существования нашей Вселенной в форме вещества (барионов) и отсутствие сколь-либо значимого количества антивещества указывают на существенную неполноту современных знаний. Некоторые учёные полагают, что для описания современной картины микромира следует предположить существование дополнительных полей и взаимодействий.

Для объяснения наблюдаемого с ускорением расширения Вселенной космология вводит гипотетический вид энергии – тёмную энергию с отрицательным давлением (антигравитацией). Её доля составляет примерно 70 % от всей энергии Вселенной, но из-за низкой плотности (≈10–29 г/см3) экспериментально обнаружить тёмную энергию не представляется возможным.

Если тёмная энергия связана с ускорением Вселенной, возникает закономерный вопрос: почему ускорение Вселенной началось именно с конкретного момента времени? Начнись ускорение раньше, звёзды и галактики не успели бы сформироваться, и для возникновения жизни не осталось бы никаких шансов.

Не исключено, что для расширения Вселенной не требуется обязательное присутствие в пространстве тёмной энергии. Силы гравитации могут уступить место антигравитационным силам при переходе до величин, сопоставимых с наблюдаемой Вселенной. Примером может служить неожиданное изменение сил притяжения на силы отталкивания при попытке сблизить друг с другом нуклоны в атомном ядре на расстояние меньше 0,5 Ферми.

Только 5 % во Вселенной составляет обычная материя, и она хорошо изучена. Об оставшихся 95 %, которые приходятся на тёмную энергию и тёмную материю, мы не знаем практически ничего. Павел Кроупа, профессор из Института астрономии имени Аргеландера при Боннском университете в Германии, изучая движение карликовых спутников галактики, пришёл к выводу, что, если работают законы Ньютона и есть тёмная материя, там, где она есть, по законам Ньютона её быть не должно[16].

Если Большой взрыв вызвал расширение Вселенной, должно было возникнуть сильное неоднородное распределение вещества, а этого не наблюдается. Непонятно, как в однородной Вселенной образовались неоднородности, явившиеся причиной образования галактик.

Теоретически модель Большого взрыва хорошо разработана, имеет строгое математическое обоснование и подтверждена многочисленными опытами. Но она не включает в себя гравитацию и не даёт ответа на вопрос, что такое тёмная материя, если её существование реально. Также неизвестно, почему у нынешних фундаментальных физических констант именно такие значения. Эти проблемы вызвали к жизни альтернативные теории. Среди них – теория струн, петлевая квантовая гравитация, причинная динамическая триангуляция и другие теории. К сожалению, ни одна из них не находит экспериментального подтверждения.

Первая попытка объединения квантовой теории с гравитацией была предпринята при жизни Эйнштейна. В 1914 г. финский физик-теоретик Гуннар Нордстрём, повысив на единицу размерность пространства и применив теорию электромагнетизма Максвелла к пятимерному миру, объединил гравитацию с электромагнетизмом. Впоследствии немецкий физик Теодор Калуца пересмотрел идею Нордстрёма о скрытой размерности и сделал её скрученной. Для этого он применил ОТО к пятимерному миру и получил электромагнетизм. Шведский физик Оскар Клейн усовершенствовал идею Калуцы по объединению гравитации с электромагнетизмом и из уравнений Эйнштейна с изящностью вывел уравнения Максвелла.

Это была победа! Учёные вместе с Эйнштейном ликовали. Но пятое измерение рождало бесконечное множество решений во времени. В дополнение к этому решения оказались нестабильными. В итоге очередная теория потерпела неудачу. Смертельный нокаут она получила в 30-е гг. с открытием сильных и слабых ядерных взаимодействий, о которых и не подозревала.

Теории струн для описания всех известных элементарных частиц потребовалось уже десять измерений пространства, включая известные нам четыре. Идея теории струн состояла в том, что колеблющуюся струну планковских размеров можно представить как возбуждённое состояние пространства, обладающее энергией. Струна была фундаментальна, не имела структуры, а элементарные частицы рождались из возбуждённых мод струн.

В теории струн закон движения определяет законы сил, в то время как в других теориях движение частиц и фундаментальные силы – два разных понятия. В отличие от свободных констант, струнная константа связи – это физическая степень свободы. И вместо того, чтобы быть параметром законов, она становится параметром, отмечающим решения. Из-за этой особенности поведение струны фиксируется не теорией, а особым многомерным миром, в котором она живёт[17].

Проквантовав пространство, теория струн попыталась таким образом объединить квантовую механику и ОТО. Но это привело к непредсказуемым последствиям. Появилась ландшафтность, указывающая на существование до 10500 вариантов различных миров, среди которых, возможно, находится и наблюдаемый нами мир. Доказать правильность теории стало невозможно, как и опровергнуть. Теория стала нефальсифицируемой. Взяв уверенный и многообещающий старт, она так и не доковыляла до финиша.

Объясняя устройство мира, некоторые учёные под давлением неопровержимых фактов включают в свои теории информационную сущность.

Член Нью-Йоркской академии наук А. М. Хазен сформулировал закон иерархического синтеза действия энтропии информации, представив информацию в виде физической переменной. По Хазену, в природе происходит самопроизвольный синтез информации. В основе теории синтеза информации лежат случайности.

Суть закона состоит в следующем. Информация есть устранённая неопределённость в достижении цели. Она передаётся с помощью сигналов – носителей информации. Сигналы сами по себе никакой информации не несут и требуют расшифровки. Природе, в отличие от человека, не требуется расшифровка значения сигналов для получения информации, так как она не имеет цели.

Развитие в природе происходит самопроизвольно, «над ней» никого нет. Но, чтобы использовать понятие информации для описания фундаментальных процессов в Мироздании, необходимо отделить её от цели. Хазен осуществил это с помощью энтропии, используя энтропию как меру неопределённости, следовательно, и как меру информации. Он предположил, что если неопределённость в процессах создания и развития Вселенной характеризовать энтропией как физической переменной, то устранение этой неопределённости будет задавать качественно и количественно информацию как физическую переменную этих процессов.

Свой закон учёный сформулировал следующим образом: в природе происходит процесс синтеза информации, использующий запоминание случайного выбора в данных условиях. Цепочка случайность – условия – запоминание – новые случайности – новые условия – запоминание и т. д. превращает в природе сигналы в информацию[18].

Взяв за основу второе начало термодинамики и закон Хазена, украинский учёный-философ О. А. Базалук создал новейшую теорию эволюции мира под названием «Эволюционирующая материя».

Суть теории в том, что, согласно второму началу термодинамики, энтропия при эволюции растёт. Но этот рост происходит с иерархическим участием изменения признаков, относительно которых определяется энтропия.

Исходя из закона Хазена, материя эволюционирует созидательно, проявляя себя в иерархическом структурировании. При этом созидательность возникает в результате и на основе стремления систем к максимуму беспорядка. Максимальный детерминизм в природе одновременно будет являться максимальным хаосом элементов предыдущего уровня иерархии. Всё во Вселенной подчинено принципу матрёшки: последовательной вложенности одного состояния материи в другое и образованных ими систем[19].

Крайне сложно усмотреть принцип матрёшки, наблюдая, как из невзрачного на вид семечка вырастает огромное дерево. Но если вложенность друг в друга состояний материи заменить вложенностью наследственных программ, весь процесс развития дерева становится более понятным.

Науке неизвестно, каким образом Вселенная пришла в состояние с низкой энтропией в начале своего развития, на последних стадиях которого мы живём. Квантовая физика указывает на тот факт, что в соответствии со вторым началом, чтобы задать начальные условия для создания Вселенной необходима невообразимая для нашего ума точность. Цифру, которую вывел британский физик и математик Роджер Пенроуз, «…нельзя даже полностью выписать в обычной десятичной системе исчисления: она представляла бы собой "1" с последующими 10123 нулями! Даже если бы мы были в состоянии записать "0" на каждом протоне и каждом нейтроне во Вселенной, а также использовали бы для этой цели все остальные частицы, наше число, тем не менее, осталось бы недописанным»[20].

Нам практически ничего не известно о фундаменте, на котором построена Вселенная. Экспериментальных доказательств, что информация возникает самопроизвольно в процессе образования физических объектов, у науки нет. В то же время твёрдо установлено, что изначально присутствующая в живом организме генетическая информация, закодированная последовательностью нуклеотидов ДНК, управляет развитием и функционированием всех форм жизни.

Мы подробно рассмотрели закон Хазена и научно-философскую модель Мироздания, предложенную Базалуком в связи с тем, что концепция случайности – это философия, фундамент, на котором стоит официальная наука. Требуется непоколебимое мужество для исследователя, чтобы открыто выступить против аксиомы, которая провозглашает случайность возникновения и развития материального мира.

Неудивительно, что закон иерархического синтеза информации недвусмысленно указывает на первоисточник – эволюционную теорию Дарвина. И Дарвин, и Базалук использовали одну и ту же идею, основа которой – запоминание случайного выбора в данных условиях.

Главными факторами эволюции по Дарвину являются изменчивость и отбор. Отбором дарвинизм объясняет механизм образования новых видов, и отбор выступает ведущим фактором эволюции. Случайные полезные изменения в виде мутаций запоминаются и передаются по наследству, в то время как особи, получившие вредные изменения, отмирают, превращаясь в хаос.

У Базалука материя эволюционирует путём случайного выбора из существующего хаоса с последующим запоминанием. Тем не менее учёный в своей монографии отметил: «Образование из точки сингулярности именно такой Вселенной неслучайно. Это строго обусловленный процесс; но вот кем или чем он обусловлен?»[21].

Генетика доказала несостоятельность классической теории Дарвина для объяснения наследственности. Новейшие исследования указывают на то, что изменения в организме происходят необязательно за счёт мутаций. Система адаптивного иммунитета бактерий и архей CRISPR/cas, имеющая огромное распространение в природе, работает в соответствии с эволюционной концепцией Ламарка, отвергнутой классическим дарвинизмом. «Да сохранит меня небо от глупого ламарковского "стремления к прогрессу", "приспособления вследствие хотения животных"», – резко отозвался Дарвин о трактате Ламарка «Философия зоологии»[22].

Отбор, как один из многочисленных факторов, присутствует в эволюции живых организмов, но дарвинизм, в основу которого положена случайность, исчерпал себя и не имеет перспектив для дальнейшего развития.

В противовес Дарвину известный шведский цитогенетик Антонио Лима-де-Фариа в разработанной им эволюционной теории считает биологическую эволюцию продолжением предбиологической эволюции. С позиций глобального эволюционизма биологическая эволюция рассматривается учёным как продолжение общей эволюции материи, ею определяется и постоянно с нею связана невидимыми нитями. По теории Лима-де-Фариа, в природе не существует случайных процессов. «Эволюция – это процесс, внутренне присущий строению Вселенной… – утверждает учёный. – Естественный отбор – это некая произвольная система, некая абстракция, а не физический механизм. Как таковой, он не может быть механизмом эволюции»[23].

Любопытно, но монография, всё содержание которой направлено на критику естественного отбора по Дарвину, одной из первых была переведена в 1991 г. на русский язык.

Революционную теорию направленной эволюции выдвинул доктор физико-математических наук Уральского федерального университета (УрФУ) А. В. Мелких. Исследования о направленной эволюции учёный представил на научной конференции «Развитие жизни: вопросы эволюции и развитие организмов». Конференция состоялась в Ереване в 2019 г. В работе конференции приняли участие учёные из России, Франции, Италии, Венгрии, Японии, Ирана и США. Доклад Алексея Мелких прозвучал как разорвавшаяся бомба.

Эволюция жизни по теории учёного, определяется не спонтанным естественным отбором, а процессами квантовой механики в клеточном ядре. Именно по такому принципу и происходит взаимодействие «кирпичиков» белков и ДНК.

Теория направленной эволюции в формулировках учёного базируется на трёх ключевых принципах.

Первый заключается в том, что эволюция априорно направлена. То есть существует априорная информация, в соответствии с которой происходят направленные изменения генома. Геном – совокупность всех генов организма, его полный хромосомный набор. В процессе направленной эволюции отбор и случайные мутации играют второстепенную роль.

Второй принцип гласит, что случайность в эволюции является следствием неопределённости в окружающей среде. Присутствие случайности в генетических процессах часто рассматривается в качестве доказательства дарвиновского (ненаправленного) характера эволюции. Однако случайность может быть просто следствием неопределённости в окружающей среде и самом организме. При этом эволюция остаётся одновременно направленной.

Третье: квантовая механика играет важную роль во всех генетических процессах, делая эти процессы в высокой степени управляемыми. Мотивация использования квантовой механики для моделирования эволюции основана на том, что все операции с генетическим материалом (ДНК, РНК, белки) не могут быть объяснены на основе классической механики.

Одна из основных проблем молекулярной биологии – парадокс Левинталя. Суть его в том, что белок, который первоначально возникает в виде линейной молекулы, должен каким-то образом найти свою естественную (нативную) конформацию (пространственную конфигурацию). Только в этой конформации он способен выполнять свои функции. Однако для достаточно длинных белков число возможных конформаций экспоненциально велико и не может быть перебрано за время жизни Вселенной[24].

По теории учёного есть невидимая сила, направляющая изменение видов по определённому пути, или, проще говоря, эволюция изначально запрограммирована. Взаимоотношения между видами также априорно запрограммированы, и только таким образом можно объяснить эволюцию сложной биосферы. Учёный из УрФУ говорит о программировании Вселенной и утверждает, что эволюционный Код априорно заложен в физических объектах. Но откуда он взялся, учёный объяснить не может.

Основные положения теории направленной эволюции опубликованы в журналах Origin of Life and Evolution of Biospheres, Biosystems, Progress in Biophysics and Molecular Biology.

Другой участник конференции, профессор Токийского университета Кунихико Канеко в результате наблюдений над многоклеточными организмами пришёл к следующему выводу: «Если мы говорим не о простом воспроизводстве, а о развитии, то путь один – это сотрудничество. <…> Клетки начинают сообщаться друг с другом, разделять свои функции, свою деятельность. Тогда появляются сложные организмы, с большим разнообразием клеток»[25].

По убеждению Хазена и Базалука, природа не имеет цели, эволюционной программе взяться неоткуда, поэтому информация возникает самопроизвольно из окружающего хаоса. Вопреки их мнению, доктор химических наук действительный член Российской академии естественных наук Л. А. Блюменфельд утверждает: «…живая материя, её компоненты и объекты, ею изготовленные, имеют смысл. Нельзя спросить: для чего кристалл NaCl имеет кубическую симметрию? Однако можно спросить: для чего молекула гамма-глобулина построена так, а не иначе? И получить ответ: для того, чтобы осуществлять функции иммунной защиты и предотвращать гибель организма, уменьшая вероятность гибели вида»[26].

В основу своего закона Хазен положил запоминание случайного выбора в данных условиях. Как известно, для выполнения этого закона динамическая система должна иметь не менее двух устойчивых состояний, из которых осуществляется выбор. При этом для запоминания выбранное состояние должно быть абсолютно устойчивым.

Доктор физико-математических наук И. Л. Розенталь показал, что даже небольшое изменение фундаментальных постоянных приводит к качественному изменению структуры Вселенной и делает невозможным образование атомов, звёзд и галактик. Соответственно этому реализованный в нашей Метагалактике набор фундаментальных постоянных – весьма резкая флуктуация[27].

Мы живём в мире с редчайшим сочетанием значений фундаментальных постоянных, принципы формирования которых науке неизвестны. И утверждать, что при образовании Вселенной был выбран один из многих вариантов, нет никаких оснований.

Крайне трудно поверить, что у природы нет цели, и она развивается самопроизвольно. Все объекты во Вселенной запрограммированы на стремление к состоянию с минимальной энергией. В соответствии с принципом экономии энергии (принципом наименьшего действия) происходит образование любого устойчивого связанного состояния, которое всегда сопровождается выделением энергии. И наоборот, чтобы разрушить составное тело, нужно затратить энергию.

По мере углубления в микромир увеличивается порог энергии и стабильность объектов повышается. Для их разрушения нужно затрачивать всё больше и больше энергии. Молекулу проще разрушить, чем атом; атом проще разрушить, чем ядро атома. При энергиях ниже порога разрушения все объекты данного уровня становятся неделимыми, то есть неразрушаемыми.

Принцип наименьшего действия совместно с фундаментальными физическими константами не допускает в природе ни бесконтрольного хаоса, ни вариантов спонтанного выбора при образовании сложных объектов. Этот принцип, впервые сформулированный французским учёным Пьером Мопертюи в средине XVIII в. и обобщённый ирландским математиком Уильямом Гамильтоном в начале XIX в., играет ключевую роль в теоретической физике. На этом принципе построена ОТО и впервые выведены законы движения, которые не получались из анализа результатов экспериментов. Как оказалось, движение тел в пространстве происходит таким образом, чтобы действие, которое зависит от траектории движения, было минимальным. Тела при отсутствии действующих на них сил двигаются по прямым линиям, то есть по кратчайшему пути.

Реализация принципа наименьшего действия возможна только при условии информационной связи между движущимся объектом и средой, в которой происходит движение. Не зная заранее свойств среды, невозможно выбрать кратчайший путь движения в этой среде. Из этого следует, что пространство-время, в котором происходит движение тел, указывает телам, как им двигаться.

Согласно ОТО, гравитационное поле есть искривление четырёхмерного пространства-времени. И то, что мы принимаем за силу притяжения, нужно рассматривать как особенность геометрических свойств пространства-времени. По выражению американского физика-теоретика Джона Уилера, «пространство-время руководит движением материи, а материя указывает пространству-времени, как искривляться». В искривлённом пространстве-времени энергия и импульс эволюционируют в ответ на поведение пространства.

Геометрия пространства отличает прямую линию от искривлённого пути и, следовательно, может осуществить принцип наименьшего действия. В купе со временем пространство отличает ускоренно движущиеся частицы от частиц, движущихся с постоянной скоростью и, по-видимому, управляет движением с учётом внешних сил, вызывающих это движение.

Эффекты ОТО до недавнего времени были достоверно проверены исключительно в масштабах Солнечной системы. В 2018 г. Томас Коллетт из Института космологии и гравитации Портсмутского университета в Великобритании и его коллеги опубликовали результаты исследования, которые подтвердили искривление пространства в галактических масштабах[28].

Предполагаемая запрограммированность Вселенной неминуемо порождает вопрос о носителе информации. По гипотезе Алексея Мелких это могут быть квантовые поля. Свойства Вселенной были закодированы до Большого отскока, когда Вселенная находилась в чисто квантовом состоянии[29].

Квантовая теория Большого отскока, вытекающая из циклической модели Вселенной, где циклы расширения и сжатия сменяют друг друга, не может объяснить, каким образом наблюдаемое в настоящее время расширение Вселенной может перейти в сжатие. Большой отскок не вписывается в общепринятую теорию Большого взрыва, предполагающую возникновение Вселенной из сингулярного состояния (см. «Генетический Код Вселенной»).

Невозможность избежать сингулярности в космологических моделях, предлагаемых ОТО, доказали выдающиеся физики современности Роджер Пенроуз и Стивен Хокинг. Согласно теореме Хокинга, если любой вариант решения уравнений ОТО повернуть назад во времени, мы обязательно придём к сингулярности[30].

По предположению учёных из Нижегородского университета, время имеет информационную природу, поскольку каждое изменение квантового состояния – это событие, а не только причинности. Квантовое состояние системы – это информация во времени и в пространстве. Информация о квантовом состоянии является дискретной, и квантовые системы генерируют информацию каждый раз, когда происходит процесс[31].

Природа информации в квантовых процессах учёным неизвестна, и нет оснований утверждать, что квантовые системы генерируют информацию. По-видимому, не следует и очеловечивать информацию, наделяя квантовые системы источниками дискретной информации.

На дискретных носителях не всегда располагается дискретная информация. Нотная запись музыки – один из примеров этому. Дискретность нейронов не говорит о том, что нейронная сеть нашего мозга работает по принципу цифровой обработки сигналов. Генетический код живых организмов, помимо кодонов, которые можно сопоставить с дискретной информацией, одновременно несёт и аналоговую информацию.

Квантовая физика описывает элементарные частицы набором дискретных значений физических величин – квантовыми числами. К примеру, спин (собственный момент импульса элементарной частицы) в физических теориях наделён конкретными числовыми значениями и подходит для использования в качестве квантового бита информации. Но правильно ли считать предполагаемое вращение частицы вокруг своей оси дискретной информацией?

Частицы и их характеристики дискретны в теоретической физике, но не в природе. Информация, управляющая материальным миром, и информация, используемая человеком в информационных технологиях, также не похожи друг от друга, как человек на человекоподобного робота.

Мы полагаем, что и движение в пространстве, осуществляемое по кратчайшему пути с минимальными энергетическими затратами, и квантовую запутанность, позволяющую одновременно «следить» за состоянием связанных частиц вне зависимости от расстояния, можно объяснить исключительно обменом информацией между частицами и средой. Такое предположение наводит на мысль о существовании во Вселенной фундаментального информационного поля.

Идея информационного поля не нова, и по этой теме можно отыскать немало различного рода публикаций. К сожалению, достоверные экспериментальные данные, подтверждающие или опровергающие существование информационного поля, отсутствуют.

Доктор философии, профессор кафедры информатики и прикладной математики Тверского государственного технического университета (ТвГТУ) В. Б. Гухман в курсе лекций по философии информации отметил, что, по его мнению, гипотеза информационного поля обладает научной привлекательностью. Если человек творит информацию, «так почему же бессознательная (как мы считаем) мать-природа за "срок" своего бытия не могла сотворить и сохранить свою внутреннюю информацию на доступных ей и неизвестных нам носителях, если жалкий человек смог это сделать за космический "миг" своего существования?!»[32]

За последнее время теоретическая физика достигла невероятных высот, гигантски продвинулся вперёд математический формализм, но проблема интерпретации квантовой механики практически не сдвинулась с места. Несмотря на огромный прогресс в науке, никто не знает, что стоит за формализмом, предсказания которого прекрасно подтверждают эксперименты.