II. Противоречия и научные ошибки

В том факте, что папа пытается найти в некоторых научных теориях аргументы в пользу существования бога-творца, нет, по существу, ничего удивительного. Однако с первого взгляда может показаться поразительным, что роль проповедников веры взяли на себя многие крупные астрономы, которые, по-видимому, находят иногда в этом даже удовольствие. И это происходит в то время, как теоретические основы этого наступления креационистов заключаются лишь в поспешных и неоправданных обобщениях и в утверждениях столь же субъективных, как и противоречивых! Мы видим, как крупные ученые внезапно оставляют строгие вычисления и смелые, но несомненно научные гипотезы и начинают хладнокровно высказывать мысли, не имеющие никакого отношения к науке. Все происходит так, как будто они внезапно потеряли способность к научному мышлению до такой степени что их некоторые наиболее резкие и экстравагантные утверждения выглядят почти как результат умственного расстройства.

Однако не будем думать о внезапной умственной болезни. Факты, которые мы описываем, свидетельствуют прежде всего о растущем влиянии на ученых идеологии господствующего в капиталистическом обществе класса. Не следует попросту отмахиваться от этих фактов. Детальный анализ "доводов" Джинса, Вероннэ и других креационистов не только позволит обнаружить в них отсутствие серьезности, но может нам также указать путь правильного научного решения, от которого эти господа решительно отворачиваются.

Противоречие Джинса

Для того чтобы креационистская гипотеза Джинса имела правдоподобный вид, следует сначала сделать допущение, будто все спиральные туманности имеют одинаковый возраст. Но именно благодаря тому, что они находятся на весьма различных стадиях своей эволюции, мы смогли воссоздать ход этой эволюции. Удаленность туманностей никоим образом не может объяснить различие их вида, так как среди наиболее удаленных туманностей, т. е. тех, которые находятся от нас на расстоянии многих сотен миллионов световых лет и которые мы видим, следовательно, в том состоянии, в каком они были многие сотни миллионов лет назад, обнаруживаются такие же различные типы, как и среди наиболее близких туманностей.

Следовательно, если мы желаем придерживаться гипотезы Джинса, необходимо предположить исключительно большое различие в скоростях эволюции спиральных туманностей. Конечно, это не является полностью исключенным, но можно также принять гораздо более вероятное предположение о том, что различные галактики имеют разный возраст, соответствующий их строению, т. е. что в то время, как одни галактики возникают, другие "умирают".

Однако Джинс даже не обращает внимания на это возражение. Его желание утвердить необходимость сотворения мира настолько сильно, что кажется, будто он теряет элементарный здравый смысл. Ведь его креационистская гипотеза согласуется с тем, что получается при применении принципа Карно, и разве это важно, что она оказывается противоречащей фактам наблюдений.^*

^* (Заметим, что аналогичное возражение можно также предъявить другим креационистским теориям, в частности, теории "расширяющейся вселенной", поскольку она утверждает, что все галактики образовались почти в одно и то же время.)

Первое начало термодинамики и "творение"

Но можно сказать еще больше. Наряду с принципом Карно, этим "святая святых" креационистов, имеется также первое начало термодинамики - принцип сохранения энергии. И следует сказать, что Джинс, Вероннэ и все другие его никак не учитывают. Первый нам рассказывает, что 200 триллионов лет тому назад бог пришел и сотворил материю, а следовательно, и энергию; таким образом, явно имело место творение энергии из ничего. Ведь это выглядит целиком антинаучно, - подумают некоторые. Совсем нет, - возражает Джинс, - так как принцип Карно невредим! А это самое существенное... Если вам любопытно узнать, что было перед этим творением, то можно посмеяться над вашей нескромной наивностью. Вас следует отослать к Эйнштейну; нет материи, следовательно, нет ни времени, ни пространства.^* Если вы не удовлетворены, то поистине вы слишком придирчивы... Что касается Вероннэ, мы должны признать, что он делает свои выводы несколько менее изящно и что его объяснения относительно творения довольно туманны.

^* (Точно так же Луи Лоней. насмехаясь над математическими концепциями "еврейских ученых", писал: "Бог вполне может оказаться вне времени, если абсолютное время физически не существует" (L'Eglise et la science, стр. 202).)

"В то время существовало нечто непостижимое", - говорит он нам. Это, несомненно, указание, но так как это "непостижимое" определено чисто негативно, то указание остается весьма туманным. Мы не говорим здесь о творении, предусматриваемом Эддингтоном, так как мы уделим далее этому важному вопросу все то внимание, которое он заслуживает. И мы закончим эту предварительную критику рассуждений креационистов высказыванием Энгельса, от взгляда которого не укрылись экстраординарные рассуждения некоторых ученых по поводу принципа Карно (называемого Энгельсом принципом Клаузиуса):

"В каком бы виде ни выступало перед нами второе положение Клаузиуса и т. д., во всяком случае, согласно ему, энергия теряется, если не количественно, то качественно... Мировые часы сначала должны быть заведены, затем они идут, пока не придут в состояние равновесия, и только чудо может вывести их из этого состояния и снова пустить в ход. Потраченная на завод часов энергия исчезла, по крайней мере в качественном отношении, и может быть восстановлена только путем толчка извне. Значит, толчок извне был необходим также и вначале; значит, количество имеющегося во вселенной движения, или энергии, не всегда одинаково; значит, энергия должна была быть сотворена; значит, она сотворима; значит, она уничтожима. Ad absurdum! (До абсурда!)".^*

^* (Ф. Энгельс, Диалектика природы, Госполитиздат, 1950, стр. 229.)

Можно ли рассматривать вселенную как гигантский закрытый сосуд?

Мы видим, что в целом вся аргументация наших креационистов основывается прежде всего на принципе Карно, несмотря на те противоречия, к которым он их приводит. Настало теперь время спросить, действительно ли этот принцип настолько универсален, как они это утверждают, и действительно ли мы вправе применять гениальный вывод, сделанный Карно при изучении работы первых паровых машин, к области, размеры которой измеряются сотнями миллионов световых лет, и к эпохам, уходящим в прошлое или будущее на миллиарды лет.

Первое возражение, которое можно сделать по поводу такого обобщения второго принципа термодинамики, связано с бесконечными размерами вселенной. Если даже предположить, что этот принцип справедлив во все времена и в любом месте, существенным остается тот факт, что он должен применяться к изолированной системе, т. е. к некоторому подобию плотно закрытой комнаты. Но вселенная, если она бесконечна, очевидно, не подходит под это определение; следовательно, нет никакой уверенности в том, что принцип Карно - Клаузиуса может быть действительно применен.

Этому возражению весьма общего характера некоторые космологи стали противопоставлять позднее гипотезу Эйнштейна, согласно которой вселенная конечна, хотя и неограниченна и, следовательно, содержит конечное количество материи и энергии (эта гипотеза будет рассмотрена детально в следующей главе). Таким образом, вселенная может быть рассматриваема в некотором смысле как гигантский закрытый сосуд (хотя этот сосуд обладает совершенно особыми свойствами, и физики весьма далеки от единодушия по этому поводу).

Мы скоро увидим, насколько формальной является эта математическая схема, с помощью которой они хотят представить вселенную, и почему ее не следовало бы принимать в этом виде. Но даже, если на мгновенье принять, что эта схема справедлива, то поднимается вопрос о возможности применения принципа Карно во всей вселенной аналогично тому, как поднимается вопрос о распространении на всю вселенную других законов природы. В связи с этим можно вспомнить осторожные слова Бореля в его введении к французскому переводу небольшой популярной книжки Эйнштейна "Специальная теория относительности": "Мне кажется..., что если бы жили существа столь маленькие по отношению к капле воды, как и мы по отношению к Млечному Пути, было бы слишком самонадеянным с их стороны судить по наблюдениям внутри капли воды о свойствах земного шара, его минералах, животных и растениях".

Принцип Карно есть статистический закон

Среди законов природы можно различать те, которые являются абсолютно строгими (или нам кажутся такими), и те, которые справедливы лишь в среднем, т. е. когда они применяются к очень большому числу частных событий и когда учитывается эффект компенсации одних событий другими. Примером строгого закона может служить закон падения тел в пустоте: пройденный путь пропорционален квадрату расстояния. Напротив, статистические законы природы можно уподобить законам народонаселения. Предположим, что мы могли определить, что рождаемость в некоторой стране составляла в 1935 г. 15 на 1000. Отсюда, конечно, не следует, что во всех городах этой страны, насчитывающих 10С0 жителей, родилось в 1935 г. точно по 15 человек. В некоторых родилось 16, 17 или даже более, в других городах меньше, и большая рождаемость в одних городах компенсировалась меньшей рождаемостью в других.

В конце XIX в. австрийский физик-материалист Людвиг Больцман показал, что принцип Карно должен считаться статистическим законом. Он пришел к этому результату, используя кинетическую теорию газов, согласно которой молекулы газа рассматриваются как идеально упругие, исключительно маленькие шарики (диаметром порядка 10 миллионных миллиметра). Эти "шарики" находятся в постоянном движении, без конца сталкиваются и ударяются о стенки сосуда, в котором заключен газ. Каждая молекула испытывает при этом многие миллиарды ударов в секунду.

"Для того чтобы полностью изучить, - говорит нам Паскье,^* - движения молекул внутри одного кубического сантиметра газа при нулевой (по Цельсию) температуре и обычном давлении, следовало бы согласно законам классической механики написать систему тридцати миллиардов дифференциальных уравнений, каждое из которых содержит миллиарды миллиардов членов, отражающих взаимные действия всех молекул... Если бы мы захотели исследовать движение каждой из этих молекул в течение лишь одной секунды, то пришлось бы потратить на это 10 миллиардов веков, т. е. около 20 миллиардов человеческих поколений. Этого примера вполне достаточно, чтобы показать практическую невозможность решения подобной проблемы с помощью законов механики.^**

^* (L'encyclopedic, "La science", т. 2, стр. 343. )

^** (Современные быстродействующие электронные вычислительные машины могут значительно сократить время, требуемое для решения подобной системы уравнений. Однако даже если в будущем, при дальнейшем усовершенствовании этих машин, удалось бы получить их решение, оно давало бы лишь закон движения каждой отдельно взятой молекулы, зависящий от ее начального индивидуального положения и скорости. Между тем статистический закон-это закон всего коллектива молекул как целого. Этот закон сохраняет свое значение и тогда, когда известны индивидуальные законы движения элементов коллектива. (Прим. ред.).)

Тем не менее, теория вероятности, примененная к движению этих молекул, позволяет найти и даже уточнить законы поведения газа, открытые экспериментальным путем. Она приводит также к принципу Карно. Действительно, Больцман, изучая распределение скоростей молекул, установил следующую теорему:^*

^* (Мы излагаем результаты Больцмана в этом вопросе так, как это обычно делается в курсах физики. Следует, однако, заметить, что сами основы рассуждений Больцмана подвергались иногда критике.)

Всякое распределение скоростей молекул, отклоняющееся от нормального, самопроизвольно стремится вследствие столкновений между молекулами к нормальному распределению.

Это "нормальное распределение" является попросту наиболее вероятным распределением. Для газа, заключенного в закрытый сосуд, наиболее вероятное состояние таково, что масса газа повсюду имеет одинаковую плотность (т. е. каждый кубический сантиметр газа содержит одно и то же число молекул) и в каждой части объема скорость молекул в среднем одинакова. Последнее, очевидно, равносильно равенству температур по всему объёму газа (как известно, температура газа повышается с увеличением средней скорости его молекул и снижается при ее уменьшении). Разумеется, что нормальное, или наиболее вероятное распределение осуществляется лишь в среднем, и его можно теоретически предсказать для обычных условий, при которых имеют место лишь только небольшие отклонения (флуктуации) плотности и температуры от их средних значений. Но так как эти колебания, как правило, чрезвычайно малы и, кроме того, продолжаются лишь несколько миллионных долей секунды, то обычно они ускользают от наших наблюдений.^*

^* (Если подвесить на очень тонкой нити весьма маленькое зеркальце, то "зайчик", отраженный от этого зеркальца, не будет неподвижным, а будет непрестанно колебаться. Причиной этих колебаний являются удары отдельных молекул воздуха о зеркальце. Таким образом, в этом простом опыте наглядно проявляются молекулярные флуктуации, о которых пишет автор. (Прим. ред.))

Если смешать в одном сосуде два газа, находящихся вначале при разном давлении и разной температуре, мы получаем в конце концов однородную смесь, обладающую во всех точках равными температурой и давлением (если не говорить о тех флуктуациях, которые остаются незаметными). Таким образом, теорема Больцмана приводит нас в частном случае газа к новой формулировке принципа Карно, которая, объясняя этот принцип, позволяет в то же время понять его истинную природу и дает представление о степени его ограниченности.

Можно было сказать, что в ходе эволюции вселенной также имеется постоянная тенденция к переходу из данного состояния в наиболее вероятное. Наиболее вероятное состояние, к которому окончательно стремится вселенная, характеризуется превращением всей энергии в тепло и полным выравниванием температуры. Но если исходить из этой новой точки зрения на принцип Карно, то он уже не является абсолютным, как это могло казаться в эпоху, когда Клаузиус его обобщал на все случаи. Действительно, возможно, хотя бы теоретически, представить, что за некоторым данным состоянием следует другое, более далекое от нормального, что, например, газ, в котором температура распределена равномерно, перейдет в такое состояние, когда температуры в различных частях объема, занимаемого газом, будут более или менее отличными друг от друга, ибо вероятность такого события, вообще говоря, не равна нулю. Правда, когда рассматривают системы, содержащие большое число близких друг к другу молекул и промежутки времени в масштабе человеческой жизни, эта вероятность настолько мала, что ее можно считать практически равной нулю. Об этом, однако, слишком легко забывают креационисты, и, несомненно, Джинс считал себя победителем, предлагая следующий пример:

"Я ставлю кастрюлю с холодной водой на огонь; конечное состояние таково, что вода превращается в пар... Конечно, возможно такое состояние этой вселенной в миниатюре, при котором вода превратится в лед, а огонь будет становиться все более и более горячим, отнимая тепло у воды... Но его вероятность бесконечно мала".

К несчастью, этот пример ничего не доказывает, поскольку Джинс, не имея на это никакого права, смешивает вселенную с домашней кухней. В защиту своей мысли Джинс приводит и другой аргумент: поскольку общее количество элементарных частиц; вселенной (протонов и электронов) выражается числом, состоящим из единицы с 79 нулями, то вероятность перехода вселенной к менее вероятному состоянию равна обратному значению этого числа и, значит, практически абсолютно невозможна. Однако и этот аргумент не более весок, чем прежний, так как Джинс и здесь предполагает, что вся вселенная не очень отличается от кухни или, если говорить более научным языком, что явления, происходящие с различными материальными объектами, могут быть всегда уподоблены тем, которые происходят в масштабе человеческих восприятий.^*

^* (С другой стороны, необходимо отметить, что, как показал советский физик И. Р. Плоткин, применение понятия флуктуаций Больцмана к бесконечной вселенной приводит к неустранимым противоречиям. (Прим. ред.))

Действительно, хотя опыты и подтверждают гипотезу Больцмана, но вместе с тем такое, например, явление, как броуновское движение, уже показывает, что принцип Карно неприменим в молекулярных масштабах.

Броуновское движение

Если в стакан с водой насыпать очень маленькие частички вещества (размерами в тысячные доли миллиметра или менее) и рассматривать поверхность воды в микроскоп, то окажется, что частички находятся в состоянии поистине "вечного движения". Причина этого удивительного явления состоит в том, что частички вещества, плавающие на поверхности воды, испытывают непрерывные удары со стороны молекул воды. Удары молекул могут привести к заметному эффекту лишь при условии достаточной малости частичек. Поэтому наблюдаемое движение тем интенсивнее, чем меньше размеры частичек. Точно так же рыбацкая лодка раскачивается во все стороны волнами, тогда как пассажиры проходящего мимо океанского парохода не чувствуют никакой качки.

Вывод, который можно сделать на основании изучения такого движения частичек (замеченного впервые английским ботаником Броуном), заключается в том, что молекулы жидкости находятся в непрестанном движении. Такова экспериментальная проверка кинетической теории материи. Применив законы молекулярной физики к газу, Больцман смог подтвердить правильность принципа Карно. Было бы, следовательно, неправильным сказать, что броуновское движение опровергает второе начало термодинамики. Напротив, оно нам удачно напоминает о том, что сами основы, на которых базируется это начало, ограничивают условия его применения. В молекулярном масштабе, а тем более в мире атомов, принцип Карно, конечно, несправедлив. Следовательно, можно с полным основанием сомневаться в его применимости и в масштабе вселенной.

Недавний результат Плоткина

Недавно советский ученый Плоткин^* смог теоретически установить вполне строгим путем, что принцип Карно не применим ни к бесконечной вселенной, ни к какой-либо части вселенной, при условии, что эта часть содержит бесконечно большое число частиц.

^* (И. Р. Плоткин, Журнал теоретической и экспериментальной физики, т. 20, стр. 1051, 1950.)

Таким образом, становятся полностью оправданными с принципиальной точки зрения те теории, которые уже выдвигались некоторыми учеными в качестве объяснения вечного восстановления миров, о чем речь пойдет ниже. Хотя эти "фантазии", как их назвал Джинс в отрывке, цитированном выше, еще далеко не могут нас удовлетворить, но все же, на наш взгляд, Джинс проявил к ним несколько большее презрение и несколько меньшее внимание, чем они этого заслуживают.