Происхождение Вселенной

«Ложный» вакуум, упоминаемый ранее, представляет собой симметричное, но энергетически невыгодное, а следовательно, нестабильное состояние. В свете инфляционной теории эволюция Вселенной предстает как синергетический самоорганизующийся процесс. Если считать Вселенную замкнутой системой, то процессы самоорганизации могут быть рассмотрены как взаимодействие двух открытых подсистем – физического вакуума и всевозможных микрочастиц и квантов полей. Согласно этой теории в процессе расширения из «суперсимметричного» состояния Вселенная разогрелась до температуры, соответствующей Большому Взрыву. Дальнейшее ее развитие по мере падения температуры пролегало через критические точки бифуркации (ветвления), в которых происходили спонтанные нарушения симметрий исходного вакуума. Схематично этот процесс представляется в следующем, упрощенном виде:

1-я бифуркация: нарушение симметрии (тождества) между бозонами и фермионами привело к разделению материи на вещество и поле;

2-я бифуркация: нарушение тождества между кварками и лептонами; симметрия Вселенной нарушается до симметрии, отвечающей сильным взаимодействиям и симметрии, отвечающей электрослабым взаимодействиям; нарушается также симметрия между веществом и антивеществом: частиц вещества рождается больше, и вся наша Вселенная оказывается построенной из вещества;

3-я бифуркация:спонтанное нарушение симметрии электрослабого взаимодействия, что обнаруживается нами в виде различия между электромагнитным и слабым взаимодействием.

4-я бифуркация: возникают протоны и нейтроны.

Дальнейшая эволюция Вселенной приводит к возникновению водорода, гелия, ионизованного газа, звезд, галактик и т.д.

Спонтанное нарушение симметрии вакуума выражается в том, что он отдает энергию на рождение микрообъектов, на приобретение их масс и зарядов, вследствие чего плотность энергии вакуума уменьшается.

Важным здесь является и то, что ход этой эволюции, выбор пути развития в моменты бифуркаций оказался именно таким, что в результате появилась именно такая Вселенная, какую мы наблюдаем, т.е. Вселенная, в которой оказалась возможной жизнь нашего типа и появление самого наблюдателя (т.н. антропный принцип).

Асимметрия и жизнь

Асимметрия и жизнь. Открытие киральной чистоты молекул биогенного происхождения проливает новый свет на возникновение жизни на Земле, которое могло быть вызвано спонтанным нарушением существующей до того зеркальной симметрии. Факторами возникновения асимметрии могли быть радиация, температура, давление, воздействие электромагнитных полей и др. Возможно, что жизнь на Земле зародилась в виде структур, схожих с генами современных организмов. Это мог быть акт самоорганизации материи в виде скачка, а не постепенной эволюции. В связи с этим говорят о Большом Биологическом Взрыве.

Исследования показывают, что в ходе развития жизни асимметрия все больше и больше вытесняет симметрию из биологических и химических процессов. Внешне симметричные полушария головного мозга различаются по своим функциям. Явно асимметричным признаком является разделение полов – достаточно «позднее приобретение» эволюции, причем каждый пол вносит в процесс воспроизведения свою генетическую информацию. Симметрия и асимметрия живого проявляются и в важнейших факторах эволюции. Так в устойчивости видов (наследственность) проявляется симметрия, а в их изменчивости – асимметрия.

Вопросы для самоконтроля

1.Перечислите макро- и микропараметры системы.

2.Какое состояние системы называется равновесным?

3.Укажите условие устойчивого равновесного состояния системы.

4.Какой процесс называется обратимым? В чем его отличие от обратного? Приведите примеры.

5.Какие силы относятся к консервативным, а какие к диссипативным?

6.Перечислите процессы переноса, укажите их общие свойства.

7.Какая величина является характеристикой хаоса в системе, а какая – характеристикой порядка в системе?

8.Сформулируйте принцип возрастания энтропии.

9.Обоснуйте статистический вероятностный смысл II начала термодинамики.

10.В чем отличие термодинамической вероятности от обычной вероятности?

11.Дайте понятие о синергетике (самоорганизации).

12.Укажите виды самоорганизованных структур и условия их возникновения.

13.Какие идеи естествознания используются в других науках, например в экономике?

14.Как проявляется самоорганизация в рыночной экономике?

15.Укажите общие свойства и различия экономической и биологической эволюции.

16.Перечислите гипотезы возникновения Земли. Укажите их достоинства и недостатки.

17.Перечислите силы и взаимодействия в природе.

18.Благодаря каким взаимодействиям существует атом?

19.Перечислите иерархии (ступени) структуры Мира.

20.Какие связи между частицами вещества в молекуле Вам известны?