Два важнейших астрономических открытия конца прошлого века положили начало кардинальному изменению прежних научных представлений о Вселенной.

В начале XIX века философ-диалектик Гегель объявил теорию всемирного тяготения Ньютона ошибочной, поскольку, согласно диалектике, существуют противоположности, и гравитационному притяжению должно противостоять гравитационное отталкивание. Ведь в принятой в те годы модели стационарной Вселенной присутствие только сил притяжения неизбежно привело бы всё вещество к стягиванию “в точку”. Однако теория тяготения Ньютона родилась на экспериментальной основе, а Гегель опирался только на свои мировоззренческие представления. В те, да и в последующие годы, никому не доводилось наблюдать отталкивание тел без их прямого контакта, и возражения Гегеля были оставлены без внимания. Только другой крупный философ-диалектик XIX века Энгельс в “Диалектике природы” целиком поддержал Гегеля в вопросе о двойственной природе гравитации.

А в 1917 году Альберт Эйнштейн вплотную сталкивается с этой проблемой при попытке создать на базе общей теории относительности (ОТО) математическое описание состояний стационарной Вселенной. Присутствие в мире только сил гравитационного притяжения создавало нерешаемую проблему совмещения стационарности с однополярностью таких сил. Эйнштейн был вынужден ввести допущение о существовании гравитационных сил отталкивания, действие которых распространяется на всю Вселенную, в целом уравновешивая силы притяжения. Но в каждом локальном участке Вселенной силы отталкивания оказывались несоизмеримо меньше сил притяжения. Сила гравитационного отталкивания, в отличие от силы притяжения, растёт пропорционально расстоянию до удалённого объекта. Поэтому лишь на периферии Вселенной сила отталкивания начинает заметно выделяться на фоне сил притяжения. Теоретики объявили источником гравитационного отталкивания физический вакуум, присвоив ему название антигравитирующего вакуума. Произошло фактическое признание того, что гравитация не есть только внутреннее свойство тел, а возникает под внешним энергетическим воздействием, порождаемым свойствами физического вакуума.

Окончательное решение проблемы о существовании в Природе сил гравитационного отталкивания было получено экспериментально в самом конце XX века. Две группы исследователей независимо друг от друга обнаружили, что периферийные галактики удаляются не с замедлением, как ожидалось, а с ускорением. Такое может происходить только при существовании в Природе сил гравитационного отталкивания, которые выявляются на расстояниях порядка миллиардов световых лет. Это открытие имеет глобальное значение для космологии, особенно совместно с результатами, полученными при открытии господствующей в космосе субстанции по имени “тёмная энергия”.

Обнаружение тёмной энергии явилось вторым важнейшим астрономическим открытием второй половины прошлого века. До сих пор астрономия в основном изучала вещественную часть Вселенной, ту её часть, основу которой составляют три класса элементарных частиц: кварки, лептоны и бозоны. Однако выяснилось, что вещество – это небольшая часть Вселенной, всего порядка 5% её тяготеющей массы. А остальные 95% составляет тёмная материя, которая, господствуя в мире, пока ничем себя не проявляет, кроме как гравитацией. Эти открытия становятся центральным событием назревающей научной революции XXI века.

Предпринимаются попытки дать хотя бы общие объяснения явлениям, с которыми мы столкнулись, опираясь на научные знания сегодняшнего дня. Предположено, что по крайней мере часть неизвестной субстанции всё-таки является вещественной, но скрытой от наблюдательных возможностей. Такую её часть в литературе называют “тёмной материей”, хотя правильнее было бы её назвать “тёмным веществом”. Тяготеющая масса этой материи оценивается примерно в 20%. Но даже если выяснится её вещественная природа, имеется не менее 75% субстанции явно невещественной природы. Эта субстанция получила название тёмной энергии.

Возникает предположение, что природа этой субстанции отлична от вещественной, поскольку в ней в явном виде отсутствуют элементарные частицы вещества. Это не должно нас удивлять, ведь давно изучаемая субстанция, названная физическим вакуумом, также проявляет признаки невещественной природы. В нашем мире следует различать две формы материи: вещество и физический вакуум, причём вакуум является “тонкой” формой материи. Наблюдаемые сегодня свойства тёмной энергии указывают на то, что эта субстанция относится к той же форме материи, что и физический вакуум. Допустимо и обобщающее предположение, что тёмная энергия есть составная часть физического вакуума, и она неразрывно связана с присущими вакууму антигравитационными свойствами, иначе говоря, с силами гравитационного отталкивания.

А за такими силами вырисовывается некий источник мощнейшей энергии, о наличии которого наука подозревала, но ничего конкретного до этого не знала. Тёмная энергия и предполагается таким источником. Задачей космологической науки на ближайшее время становится определение природы тёмной энергии, характера её взаимодействия с веществом помимо обнаруживаемого сегодня гравитационного взаимодействия.

В рамках сказанного термин “Вселенная” приобретает двойственный смысл. В широком понимании Вселенная включает в свой состав все формы материи, в том числе и возможные неоткрытые формы. Вырисовывается иерархия уровней, проявляющаяся во Вселенной. Существует базовый уровень, состоящий из физического вакуума, включающего в свой состав господствующую невещественную субстанцию, названную тёмной энергией, тесно связанную с гравитационным отталкиванием. Поскольку гравитационное отталкивание и гравитационное притяжение – две части одного целого, то можно ожидать, что и гравитационное притяжение инициируется тёмной энергией и не определяется внутренними энергетическими возможностями вещественных объектов.

От уровня тёмной энергии исходят все вышележащие уровни сложности, с которых начинается вещественная часть Вселенной. Это уровень микромира, за ним идёт уровень Макромира, за которым следует уровень Мегамира с неопределённой верхней границей. Каждый последующий уровень иерархии опирается на нижележащие уровни. Особая роль в таком построении принадлежит базовому уровню, таинственной тёмной энергии, что позволяет считать её, по определению П. Дэвиса, “суперсилой”, достаточной для создания вещественной Вселенной, наделения её веществом, светом, энергией и придания ей структуры.

Вся совокупность явлений, сосредоточенных в понятиях инфляционного этапа и последующего Большого Взрыва, относится только к процессу рождения вещественной части Вселенной, и именно эту часть следует называть Развивающейся Вселенной. Для вещественного мира справедлива космологическая парадигма Развивающейся Вселенной. Но пока отсутствует общая космологическая парадигма, охватывающая Вселенную в целом, которую космологи смогут сформировать только в результате того, что возрастёт научный уровень понимания последних астрономических открытий, а также появления возможных новых, не менее значительных открытий.

К сказанному необходимо добавить следующее. На протяжении всего прошлого века шло бурное проникновение физической науки в глубины строения вещества. Квантовая механика остановила этот процесс, создав в виде итога стандартную модель вещества в микромире. Пределом проникновения вещества вглубь стали элементарные частицы вещества – кварки, лептоны и бозоны. Элементарными принято называть частицы, у которых не обнаруживается внутренняя структура, а их размер меньше 10-15 см, что не поддаётся измерению существующими приборами. В стандартной модели эти частицы принято считать точечными.

Но такое ограничение мешает решать определённые проблемы, возникающие на более глубоких уровнях материи. В глубинах материи обнаруживается область, в которой проявляются квантово-гравитационные состояния, что требует объединить квантовую механику с гравитацией. Но объединить квантовую механику с классической общей теорией относительности не удавалось, поскольку считалось, что гравитация не квантуется. Возникло понимание того, что подобные проблемы в принципе невозможно решить, если придерживаться модели точечности элементарных частиц. Необходима новая теория, учитывающая размерность таких частиц. Одним из предлагаемых решений проблемы стала теория струн .

При этом физика вступает в область, в которой в современных условиях невозможно производить экспериментальные исследования. Действуют теоретические построения, очень сложные и до конца не разработанные математические подходы. Судя по высказываниям участников разработки этой теории, уже теперь огромную роль играют интуиция и озарение, помогающие продвигать изучение. К этому необходимо добавить, что при размерах порядка планковской длины (10-33 см) обнаруживается зона, в которой бушуют мощнейшие квантовые флуктуации. Существование вещественных частиц в явном виде там невозможно. Из этой зоны рождаются струны, которые становятся основой вещества во Вселенной. Таким образом, подобно тому, как в начале прошлого века наука вступила в изучение глубин материи на уровне микромира, сегодня она открывает новую, ранее не предполагавшуюся глубинную область материи невообразимо малых размеров. Изучать эту область можно только на теоретических подходах, а о справедливости получаемых знаний судят лишь, изучая следствия теории, которые проявляются в областях, доступных для эксперимента.

Так называемые суперструны представляют одномерные объекты, по последним оценкам имеющие размер порядка 10-16 см. Они характеризуются сильными натяжениями и находятся в состоянии непрерывных вибраций с различными гармониками, иначе называемыми колебательными модами. В зависимости от частоты вибрации натянутой струны, на уровне стандартной модели квантовой теории каждой отдельной колебательной моде отвечает одна из известных элементарных частиц. Следовательно, основа элементарных частиц, а вместе с ними и вещества – это элементарные сгустки энергий, вибрирующие с различными частотами.

Здесь наука приходит в непосредственное соприкосновение с представлениями Живой Этики. Как пишет Людмила Васильевна Шапошникова, “Дух одухотворяет материю, представляя собой особый вид тонкой материи, обладающей вибрационной энергией”. К этому необходимо добавить, что струны существуют в многомерном пространстве, в частности, как вытекает из последнего варианта теории, пространство, в котором присутствуют струны, имеет размерность, равную 10. Так что в мире кроме известного нам трёхмерного пространства существуют ещё скрытые пространства семи измерений, которые нам пока наблюдать не удаётся.

Теория струн далека от завершения, но даже в таком виде она позволяет получить принципиально важные результаты. История и сегодняшнее состояние этой теории без привлечения математики подробно описаны в известной книге Брайана Грина “Элегантная Вселенная”. В качестве примера, позаимствованного из книги Грина, коснусь одного из следствий теории струн.

Возникающая в струнах с замкнутой в кольцо конфигурацией колебательная мода порождает мельчайший сгусток гравитационной энергии, квант гравитации, гравитон. Это позволяет сразу включить гравитацию в представления квантовой механики. Отсюда первым триумфом теории струн стало объединение общей теории относительности с квантовой механикой, чего не удавалось сделать, исходя из представлений точечных элементарных частиц. Грин пишет: “Слияние гравитации и квантовой механики в единую теорию материи и взаимодействий приводит к революции в нашем понимании устройства Вселенной”.

Несмотря на принципиальные успехи, сегодня развитие теории струн встречает серьёзные трудности. Специалисты считают, что в лучшем случае окончательный результат можно ожидать лишь к концу XXI века. Таким образом, взаимосвязанные, но до конца не решённые проблемы тёмной энергии, гравитационного отталкивания, теории струн целиком переносятся в ведение физической науки XXI века. А их успешное решение потребует внедрения новых методологий и нового научного мышления.