В сянката на Разума, Ако Вселената е отговорът, какъв е въпросът? проф. Леон Ледерман

Въведение

И Вселената има своя история на пораждане и развитие, и поколения неспокойни умове са отдали живота си в разгадаване тайната на първите Велики мигове, звездите, времето и най-мистериозната от всички – поради каква причина сме ние хората в този необятен свят. В историята на науката са останали имената на големите умове на човечеството, превърнали съдбите си във вълнуващо приключение, които стъпка по стъпка разкривали каква е истинската природа на събитията и как човекът е свързан с видимите и с невидимите явления. Познанието за естествените природни механизми са ставали все по-обширни и точни, и въпреки това не са се отказвали от вярата в Божественото начало. Защото са благоговеели пред феномена “живот”, толкова удивителен, че е бил обясним единствено с намесата на Въздесъща духовна сила.

Съвременните технологии за изследване на космоса са много прецизни. Но не толкова резултатите от наблюденията, колкото тълкуването им дава тема за нищене на въпроси от рода на това, дали строгата наука най-всеобхватно описва реалността и дали вярата в Творец е само литература.

Преди повече от 4000 години се ражда безсмъртната космогония за Сътворението на света, дело на Върховен Създател. Нейни автори са философското и образно мислене на едно древно семитско племе, което по-късно приема името евреи (ифрим – отвъд реката Ефрат). На всякакви въпроси, предизликани от нелекия живот на Земята, отговорите били давани от името на персонифициран Божествен Господар. Елинистичният рационализъм, утвърждаващ естествени причини за нещата, ще се оформи като философия 1500 години по-късно. Влиянието на древните мислители по въпросите свързани с Божественото, се е разпростряло и до наши дни. Но в съвременните отношения, схващането за човека като вид, създаден по Божий образ и подобие, вече не е същото като в древността. Тогава тази вяра е помагала на хората в дългия и труден път към цивилизованост и извисяване на духа, но човешката ненаситност, с целият ѝ антагонизъм е превърнал отношението на човека към заобикалящия го свят в опасен антропоцентризъм. Религиозната догма, без да се съобразява с развитието и на духа, и на познанието за света, особено през средните векове, предизвикала изключително тежки нещастия за хората и вреди за природата. Едва в края на 16-и век в Западна Европа бунтът на интелекта се противопоставил на схоластичната вяра, проповядвана от официалната църква. Това е епохата на Реформацията, когато научните наблюдения довели до промяна в мисленето и на отношението към явленията и на небето, и на Земята.

Пръв осмелил се да ревизира схващането, което добре обслужвало висшите духовици, че Земята е в центъра на Вселената, а те са Божиите наместници, бил Тихо Брахе. В 1543 г. Николай Коперник направил собствени наблюдения и изчисления и убедено заявил, че Земята не е център на вселената. След него Галилей доказал, че тя и откритите до тогава планети, се въртят около Слънцето. Той наблюдавал движението на планетите и звездите през телескоп конструиран от самият него. Телескопът увеличавал само шест пъти, но и това било достатъчно да установи, че вселената е много по-голяма и по-различна от господстващите представи. Това били прозрения, почти недопустими за началото на 17-и век затова новата концепция била възприета след Кеплер, който математически обяснил елиптичните орбити, по които се движат планетите около звездата. А когато Нютон фармулирал законите на гравитацията, Кралското географско дружество, след това и всички останали, най-сетне разбрали защо светът не се разпада. И в същото време, изследването на природните закони не пречели на великият физик да се занимава с мистични учения и да вярва във въздесъщието на Бог.

Но в края на 18-и век рационалното мислене почти напълно отклонило интересите си от религиозните парадигми и западната цивилизация поела по пътя на техническата и социална революция. По общо мнение научната мисъл достига апогея си през следващите две столетия, благодарение на усъвършенстването на техниката за наблюдение, както за далечния космос, така и за проникване дълбоко в невидимото. Научните открития доказали, че в природата действат естествени механизми, които могат да бъдат овладяни и използвани от човека, без страх от Божие наказание. Те предоставили неоспорими аргументи на астрономите, физиците, биолозите… да изоставят идеята за всемогъщ Творец, създал свят за шест дена.

Така природата станала съюзник на науката и в средата на 20-и век теоретичната мисъл формира представата за чудото Вселена като акт с чисто физична характеристика, възникнала преди много време от неопределяем момент, в неопределяема “точка”, наречен за първи път от Фред Хойл[1], Голям Горещ Взрив.

Без участието на Бог.

 Стандартният модел

„Всяка „непрекъсната” симетрия в природата има съответния закон за запазване и обратно”.

Ема Ньотер

Големият Горещ Взрив се приема за сингулярност и начало на разширение, охлаждане и зараждане на несъществуващо до конкретния момент състояние, обобщено с човешкото понятие за всеобхватност – Вселена. Според съвремената измервателна система за време, това се случило преди около 14 млрд години. Всъщност – казват космолозите, това не е бил взрив в космоса в буквалния смисъл на думата, а разширение на самия космос. Според този модел и пространството, и времето се пораждат след грандиозната експлозия. След бурни дебати за и против, мнозинството от учените приемат концепцията за първоначален взрив и че мощта на този взрив е предизвикал кратко и бързо начално разширение. Нарекли го Епоха на “инфлация”, в който се е породило по-голямото количество маса-енергия. Поражда се – както предполагат, и равна на нея гравитационна енергия с отрицателен знак, която е действала като отблъскваща сила.

Класическият модел описва развитието на Вселената по една основна Времева ос. Периодите на изменение разположени по Времевата ос, са наречени времеви Епохи и те отчитат времеви период, температура и диаметър на разширение. Първия период непосредствено след началото е наречен Планкова епоха и е с продължителност една стомилиярдна част от първата йоктосекунда, която приключва с първата стомилионна част на йоктосекундата. До сега няма конкретна теория какво се случва в нея, а и преди това. Едва за втория период, Епохата на инфлация, се отчитат определени параметри – температура около 1000° трлн по Целзий и отговаря на диаметър около 10^-26 м. Следва Епохата на кварките – това е периода на интензивно формиране на двойки кварк-антикварк, част от които анихилират с отделяне на енергия. В този период възникват стабилните частици и нестабилни, които бързо се разпадат. От този период започва охлаждането и същинското разширение, като се приема, че диаметърът на новопоявилото се пространство е не повече от 10 м. Продължителността на Епохата на кварките започва от първата стомилионна част на йоктосекундата до около първата наносекунда. От тук нататък електрослабите взаимодействия се разделят и започват да действат върху различни по структура образувания.

Учените наричат първите мигове “тъмните епохи” поради това, че за тогава не се регистрира светимост на лъченето. Обяснението е, че когато Вселената се е разширявала с огромна скорост дължините на вълните са се разтегнали и така фотоните са летели през пространството като ниско енергетични частици.

Следват Епохата на адроните и Епохата на лептоните – периодът в който възникват голямо количество електрони, неутрино и техните античастици. Част от тях анихилират, но по-големия процент остават в стабилно, свободно състояние. Това се случва в първата милисекунда от Голямото начало. От първата секунда след Големия взрив започва Епохата на синтез на масивните частици протони и неутрони. Двеста секунди по-късно започва Епохата на непрозрачност при която електрони, протони и хелиеви ядра взаимодействат с фотоните. Смята се, че в края на този период протоните са много повече, в сравнение с хелиевите или други ядра в свободно състояние. Температурата е под 100° млн С, а диаметъра на разширение е около 10 000 св.г. Тези енергийни параметри са условието, подходящо за образуване на първите атоми. Епохата на материята започва 300 000 г. след Г.Г.Взр. Температурата вече е 2700°С, диаметър на разширение – 100 млн св.г. В този период започва обособяването на звездните купове и галактиките.

Така в резюме Стандартният модел описва Началото.

А каква би била крайната съдба на Вселената – питат се космолозите. Според различните математически модели, ако плътността на маса-енергията е над определена критична стойност, гравитацията ще стопира разширението и Вселената ще се свие до точка, процес наречен Голям Горещ Срив. Но ако плътността е под критичната или равна на нея, Вселената ще продължи да се разширява въпреки гравитационото привличане. Този вариант предполага продължителен студен край, наречен Голямото истиване. Независимо от постоянната средна плътност на маса-енергията и положителното гравитационно привличане, наблюденията показват, че обектите в космоса продължават да се раздалечават, което навело на идеята, че има гравитационна сила и на отблъскване. За да обясни такава предполагаема „отрицателна гравитация” Айнщайн въвел прословутия космологичен член, от който по-късно се отказал. Но днешните теоретици се опитват да реабилитират отблъскващата сила с т.н. „тъмна” енергия, необходима да обясни разширението. Един от математическите модели за края на Вселената, при който маса-енергията е под критичната, моделира процес на бавно разкъсване на цялата космическа материя, разпадане на масивните образувания след това и на планетите, постепено изчезване на материята и пространството. Тогава, казват и времето ще спре.

Моделът на бавно и продължително истиващата Вселена, която непрекъснато се разширява, придобива все по-голяма популярност, но защо не се взима под внимание вътрешната динамика на масивните космически обекти и факта, че пространството в което те се движат не е Евклидово? По темата за края на Вселената ще се върнем в края, а сега да започнем от Начало.

Стандартния модел за сега остава най-популярния, защото обяснява елементарните частици и термодинамичните процеси, но и той страда от дефекти, първият от които е, че постулира абсолютен начален момент, който не предполага предидущ и съответно, изисква краен, пък дори и от чисто практична гледна точка. И да се пита, какво е било преди пораждането на Вселена и като как така от нищото се пръква нещо толкова грандиозно, все още звучи еретично не само в ушите на религията. А състоянието преди „началото” може да обясни много явления и да даде практически насоки за развитието на човека. Освен това Г.Г.Взр. се приема за една единствена точка на пораждане, макар нищо да не доказва, че Вселената е тръгнала да се разширява от някакъв общ център.

В началото на 20-и век са направени едни от най-значителните открития в областта на физиката от Планк, Максуел, Лоренц, Айнщайн, Паули, Едиктън, които работейки над все още неразкрити физични принципи във взаимодействията при масивните образувания утвърждавли концепцията за квантовия дуализъм на елементарните частици. Разбирали, че светът не би могъл да функционира „върху подвижни пясъци”. Разбирали дълбоката необходимост от общи закони във Вселената със стабилни параметри, въз основа на които да се развива физичната наука и най-важното – да са независими от човешки пристрастия. Пръв предложил еталонни величини за маса, разстояние и време, независими от всякакви антропоцентрични фактори, е ирландският физик Джордж Стоуни[2], дал математически стойности, базирани върху „трите велики фундаментални единици (G – гравитационна сила, c – скорост на светлината във вакуум и e – електромагнитна сила) предложени ни от самата Природа” – по неговите думи. Няколко години по-късно Макс Планк[3] ги прецизирал и от тогава се наричат константи на Планк. Те са следните:

За маса – m = 5,56 х 10^-5  грама 

За дължина – l = 4,13 х 10^-33 сантиметра

За продължителност – t =1,38 х 10^-43 секунди

За температура – Т = 3,5 х 10³²  градуса по Келвин

Планк ги нарекъл “естествени единици”, изведени от G, c и h (най-минималното действие – квант енергия = 6,6×10^-34 J/c).

До тук добре освен, че всичко със стойности извън оказаните преминава в сферата на „голата, недоказуема хипотеза и поради тази причина – несъстоятелна”. Аргументът поради подобно анатемосване е, че „физичните константи определят границите на приложимост във видимата Вселена”. Но изследванията в квантовия свят довели до констатацията, че има „нещо” недостъпно за регистриране и в същото време, че неговите странности оказват значително, в някои случаи дори фатално въздействие върху „видимата” материя.

Отсъствието на доказателства не означава доказано отсъствие

Двадесет и първи век стъпи на базата на поредното велико изобретение – компютъра, който се признава като патент на американеца от български произход Джон Атанасов[4]. Но и стотина години преди компютъра в съвремения му вид, са били конструирани машини за изчисляване, макар и в единични бройки[5]. В това няма нищо чудно. Просто техническата цивилизованост е достигнала до степен, че изобретяването на машина, с която да се изчисляват скоростно многобройни и сложни задачи, е прерастнала в необходимост. Тя работи на принципа на кодиране на “чиста” информация като редове от нули и единици – бит-ове и броят комбинации би се оказал число, като това, което показва общия брой на протоните във Вселената, което според математици, заели се да ги изчисляват е: 15 747 724 136 275 002 577 605 653 961 181 555 468 044 717 914 527 116 709 366 231 425 076 185 631 031 2… отказвам се!

И още в зората на компютърната ера – 50-те години на 20-и век, изследователите започнали да обсъждат един проблем, който и тогава, и сега остава най-неустоимото предизвикателство за въображението: Дали е възможно цялостно моделиране на човешката интелигентност чрез компютърния език. Противниците и подръжниците за такава възможност са с почти изравнени позиции, защото няма категорични аргументи, че това е невъзможно, но и няма абсолютни доказателства, че изкуствен интелект, равен на човешкия, е постижима идея. „И действително, проблемът може ли машината да мисли, не може да бъде решен, без да отговори на въпроса, какво представлява съзнанието, разума и може ли той да бъде описан чрез някаква формална система” – разсъждава върху този въпрос акад. Васил Сгурев[6].

За да придобие информацията значението на сила, човешкият разум трябва да я запамети, да анализира, да свърже разсъждението си с определеното събитие или намерение, отново да анализира спрямо субективната идея как да я използва в настоящето или в бъдещето. И така да удовлетвори амбицията, заради която е започнал разсъдъчното си усилие. Прави го не с нули и единици, не чрез предикатни модели (компютърен език, в който е вложен разумен апарат), а благодарение на феномени като разум, съзнание, въображение, които имат естествен произход и са свободни от пространствените размерности. Поради тази специфика разумен, съзнателен, въображаем, смислен, себеподобен, погрешен, безумен и пр. определения, успешно се прилагат за каквито и да било системи – механистични, биологични, абстрактни…

Енергетичност на мисълта придава човешката психика, а емоционалността, която влагаме в съзнателната си практика, преодолява формалното, механистичното. Човешкият ум съчетава рационално и фантазно, присъщи са му силни витални усещания, но най-съществен е фактът, че човекът формира силна индивидуалност в разсъдъка си. А стойностите на физичните константи служат като постоянни числови трегери – ориентири от каква позиция изучаваме даден процес. Но когато стане въпрос за такива неординерни проявления каквото е поведението на живо същество, константите не са в състояние да го обяснят, остойностят, постулират – и да спим спокойно.

„Ако масата на една молекула, да кажем тази на водорода или времето на нейното трептене се променят, дори в нищожна степен, тя ще престане да бъде молекула на водорода” – възкликнал  Джеймс Максуел[7], когато изследвал поведението на молекулите на водорода в газов облак. Той приемал неизменността и не можел да си обясни как физични свойства позволяват промяна и еволюция до жива система. Максуел смятал, че „молекулите в природата не подлежат на подбор, адаптация и мутация”. Биологичните структури е доказателство, че се е заблуждавал. Факторите масово число, плътност, магнитна ориентация имат значение и на биониво. Но особените субстанции, познати като дух, душа, съзнание, разум, които се забелязват при добро желание в поведението на всички видове, но които доминират най-контрастно в човешкото същество, не са нито бит-ове, нито константи, още по-малко се описват с формули.

Те са инфокултура.

—Хипотезата, която ще бъде предложена от тук нататък не се отклонява от откритите и формулирани природни закони и също се позовава на доказаните физични процеси. Но прави един допълнителен прочит „между редовете” за да открие скрития фактор, отговорен за еволюцията като цяло. Ще се опитаме да бъдем убедителни в схващането, че този фактор има информационна природа и е от първостепенно значение за съществуване на Вселената и за пълната ѝ съгласуваност, която я държи  в единна Цялост.

Ако Г.Г.Взр. е начало на разширение, пространство, енергии и елементарни частици, по–логично би било да се приеме, че се случва в „среда” с нулева плътност и ниска температура. И след това пространството се уплътнява, динамизира и всичко останало. Но откъде се е взела тази „свръхуплътнена в точка материя” (съгласно мнението на Льометр), при положение, че имаме „Начало” на всичко? Космолозите казват, че в такава свръхуплътнена материя „физичните закони се провалят”. Тогава как в такава свръхплътност се е случило нещо, свързано със същите закони?

А може би „там” няма закони? Или не е било свръхколапс? Или не е бил материален?

Въпреки въпросите Стандартният модел постулира Вселена „родена” от свръхколапс със взрив, който „създава” първо кварки, които след време започват да се групират в мезони, протони, фермиони и пр. Другото нещо, „родено” в Г.Г.Взр., се счита че е времето, което се приема за априори „прикачено” към току-що създаденото пространство.

― Но някои квантови ефекти като нелокалността, ход на времеви интервали, паметта за минало и алтернативата – действие при ниска плътност на материята, дават основание, предлаганата тук за обсъждане хипотеза да допусне за времето известна автономност и приема Г.Г.Взр., не за абсолютно начало за всичко, а за прагов ефект t₀ в квази-пространствената т.1 с необратими последици и че, като фундаментално измерение, предхожда пространствената метрика.

Другият съществен фактор, за разгадаване тайните на удивителната Вселенска съгласуваност е математиката. Но: „Приложимостта на езика на математиката за формулиране на физичните закони е чуден дар, който нито разбираме, нито заслужаваме”, според Юджин Вигнер[8]. Изненадващо е, че и математиката се причислява към даровете, както и живота. Но ако те представляват някакъв дар то следва, че са някъде извън обектите и не би трябвало всичко съществуващо да ги е „получило”, а само тези, отговарящи на някакво условие, примерно – „роднинска връзка”.

Питагорейците вярвали, че нещата са числа. Не просто, че предметите могат да бъдат номерирани. Питагор си ги представял като форми и предложил идеята за квадратите и кубовете на числата. Тяхна е идеята за “златния правоъгълник” – идеалната фигура, чийто пропорции елините влагат в строителството на Партенона. Което ни кара да се възхитим на схващането му за нещата като числа, защото днес вече знаем, че това има реален смисъл.

В “Диалози за двете най-главни системи за света” Галилео излага вижданията си за атомната структура. Според него „атомите се редуцират до математическа абстракция на точки без размери, които са неделими, неразрезаеми” и лишени от формите, които им е приписвал Демокрит. Бил е близо до идеята за елементарни частици.

Не по-малко гениалният Артър Единктън[9] през 1931 година, по повод Кеплеровите закони за елиптичните орбити на Слънчевата система казва, че „се води от чувството за математическата форма, един естетически инстинкт за правилния ход на нещата”. Можем да кажем, че инстинктивно е усещал математическия аспект на Природата.

Днес формата на математиката е опростена, синтезирана и изчистена до абстрактен знак. Според проф. д-р Станчо Димитров, автор на статията „Някои аспекти на философията на математиката”, математическите модели, използвани в по-раншни времена, служат само за пример как някогашните метафизици са използвали езика на числата. Той казва: „…Математическата практика няма история, или по-точно тя сама унищожава историята си, като адаптира използваните в предхождащата практика понятия в подходящ съвременен вид”. Този извод показва, че и „адаптирането” е еволюционен процес, в случая на математически системи, с посока „подходящ съвременен вид”. Да припомним, че математика е гръцка дума (математикòс) и означава „свързан с учението“. Човешко изобретение е математическия анализ, който се развива като способ или шифър за разбиране и описване на промените, които човекът изучава, но и в които съществува.

Всъщност човешкият интелект неспирно открива и доказва, че математическата комбинативност е езикът с който си служи Природата, независимо как го тълкува.

[1] Сър Фред Хойл (1915-2001) – Британски астроном, разработил теорията за еволюцията на звездите. Отхвърля теорията за Големия взрив, въпреки, че този термин е въведен от него като шега. За известен период е директор в Института по астрономия на Кеймбриджкия университет. В допълнение към работата си като астроном, Хойл е писал и научно фантастична литература. Известност като писател получава с първия си научно-фантастичен роман «Черният облак». В него се говори за появяването в Слънчевата система на гигантски разумен газов облак. Написал е няколко научно-фантастични романа, сценарии за сериали и научно-популярни книги.

[2]Джордж Стоуни (1826-1911) – Пръв предложил идеята за съществуването на частица-електрически заряд, който нарекъл електрон. Идеята за константните величини повлияла на развитието на фундаменталната физика.

[3]Макс Планк (1858-1947) – Немски физик теоретик, един от най-видните физици на 20-и век. Считан за баща на квантовата механика. Получава Нобелова награда за физика през 1918 за откриването на закона за квантуване на енергията. През 1900 извежда закона за излъчване на абсолютно черно тяло и въвежда константа, която днес е известна като константата на Планк – ħ=6,6×10^-23        

[4]Джон Атанасов (1903-1995) – Пръв въвежда понятието „аналогов компютър“.  Дава идеята за съвсем нов тип машина, която трябва да бъде конструирана на базата на електронни елементи, да смята с двоични числа вместо с употребяваните дотогава десетични и да има отделна от процесора памет, която да е регенеративна. Атанасов и колегата му Бери създават и усъвършенстват прототип на изчислителна машина, по-късно наречена компютър на Атанасов-Бери или ABC (Atanasoff–Berry Computer).

[5]Става дума за Чарлз Бабидж (1791-1871), професор по математика в Кеймбридж, разработил аналитична изчислителна машина със записана програма. Първата компютърна програма написва Ада Лъвлейс (1815-1852), дъщеря на поета Чарлз Байрон. Своите „Бележки” публикува през 1843, с които се поставя началото на програмирането. (Повече в сп. Обекти, бр.7, 2010)

7Акад. проф. Васил Сгурев (1936) – Ръководител на секция „Интелигентни системи“ към БАН. Цитатът е от статията „По някои проблеми на изкуствения интелект”, 2000.

[7]Джеймс Максуел (1831-1879) – Физикът на 19-и век, който оказал най-голямото влияние върху работата на физиците от 20-и век. Уравнеията, известни като уравнения на Максуел показват че електричеството, магнетизма и светлината са прояви на едно и също явление: електромагнитното поле.

[8]Юджин Вигнер (1902-1995) – Унгарски физик и математик, носител на Нобелова награда за физика за 1963. Основните му приноси са в областта на симетриите в квантовата механика и изследванията на атомното ядро.

[9]Артър Единктън (1882-1944) – Английски астрофизик, професор в Кеймбриджкия университет и директор на обсерваторията в Кеймбридж в началото на 20-и век. В негова чест е т.н. Граница на Едингтън – теоретичната граница на звездната маса (около 120 слънчеви маси), при която звездата произвежда толкова много радиация, че сама изхвърля в пространството повърхностните си пластове.