Олег Фейгин

Москва
Лаборатория знаний
2020

Олег Фейгин

НАУКА  БУДУЩЕГО

3-е издание, электронное

УДК 501
ББК 22.66
Ф36

Фейгин О. О.
Ф36
Наука
будущего
/
О. О. Фейгин. — 3-е
изд.,
электрон. —
М. : Лаборатория знаний, 2020. — 271 с. — Систем. требования:
Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст :
электронный.
ISBN 978-5-00101-735-6
Как родился наш мир и каково его будущее? Есть ли иные миры
и иные измерения? Что такое жизнь и разум и как они возникли на нашей
планете? Можно ли создать искусственный интеллект и к чему приведет
его создание? Какие тайны хранит в себе гидросфера Земли? Какая связь
между солнечными пятнами и ионосферными бурями? Как телепортировать
информацию и сделать квантовый дешифратор?
Автор
книги
О. О. Фейгин,
академик
Украинской
АН,
блестящий
популяризатор науки, рассматривает эти и подобные вопросы через призму
последних достижений в астрономии, физике, химии и биологии. При этом
обсуждаются новости с самого переднего края естествознания, в том числе
теория струн, темная материя и происхождение жизни.
Для всех, кто интересуется проблемами современной науки.
УДК 501
ББК 22.66

Деривативное издание на основе печатного аналога: Наука будущего /
О. О. Фейгин. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. — 244 с. : ил.,
[24] с. цв. вкл. — ISBN 978-5-9963-1073-9.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений,
установленных
техническими
средствами
защиты
авторских
прав,
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков
или выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-735-6
c○ Лаборатория знаний, 2015

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Хотя техника, определяющая современную культуру, развивается 
благодаря постижению наукой Вселенной, техника и наука руко-
водствуются разными побуждениями. Рассмотрим основные раз-
личия между наукой и техникой. Если занятия наукой вызваны 
желанием человека познать и понять Вселенную, то технические 
новшества — стремлением людей изменить условия своего суще-
ствования, чтобы добыть себе пропитание, помочь другим, а не-
редко и совершить насилие ради личной выгоды…
Прежде чем научные достижения станут достоянием техники, 
требуется принять во внимание дополнительные соображения: 
разработка какого устройства возможна, так что допустимо по-
строить (вопрос, по сути, относящийся к области этики). Этика 
же принадлежит к совершенно иной области умственной деятель-
ности человека — гуманитарным наукам.
Мы, люди, ютимся на обломке скалы под названием «планета», 
обращающейся вокруг ядерного реактора под названием «звезда», 
которая входит в огромное собрание звезд под названием «Галак-
тика», а та в свою очередь — часть скоплений галактик, составля-
ющих Вселенную. Наше состояние, именуемое нами жизнью, при-
суще множеству иных организмов на этой планете, но, похоже, мы 
одни обладаем орудием ума для постижения Вселенной и всего, 
чем она располагает. Свои усилия по выяснению природы Вселен-
ной мы подводим под понятие науки. Такое понимание дается не-
легко, и путь к нему долог. Однако успехи налицо.

А. Уиггинс, Ч. Уинн. Пять нерешенных проблем науки

Д 
ля того чтобы лучше понять, как же возникают самые фундамен-
тальные из до сих пор не решенных проблем науки, лучше всего 
просто перелистать несколько страниц истории научных изысканий.
Минула эпоха античных мыслителей-метафизиков, ушел в прош-
лое период противоречивых темных лет средневековья, и на арену 
истории вышла новая наука Ренессанса — возрожденная физика. 
Среди имен великих предвестников современного научного подхода 
к окружающей природе — Николая Кузанского, Френсиса Бэкона, 

Предисловие

Николая Коперника, Джордано Бруно, Леонардо да Винчи, Иоганна 
Кеплера — выделяется имя величайшего ученого в истории естествоз-
нания — Галилео Галилея. Считается, и не без основания, что именно с 
его работ началось развитие опытной науки. Именно Галилей сумел за-
мечательно соединить оригинальные мысленные эксперименты с дви-
жущимися телами и гениальные по своей простоте реальные опыты, 
которые ежегодно повторяют миллионы школьников во всем мире. 
Сама идея совмещения умозрительных моделей и подтверждаю-
щих их физических экспериментов была в то время чем-то совершен-
но новым и по-настоящему революционным. До этого столетиями, 
если не тысячелетиями, считалось, что исследовать Вселенную мож-
но всего лишь с помощью правильных логических рассуждений. По-
добные взгляды приводили ко множеству заблуждений, например к 
убежденности в том, что стрелу необходимо подталкивать в воздухе 
для продолжения ее полета или что все тела падают на землю со ско-
ростью, пропорциональной их массе. 
Именно пионерские труды Галилея проложили дорогу последую-
щим триумфальным открытиям великого английского физика Исаа-
ка Ньютона (1642–1727), создавшего ту самую классическую механи-
ку, которую мы изучаем в школе. С именем Ньютона также связано 
и открытие фундаментального физического Закона всемирного тя-
готения. Правда, здесь мы в очередной раз видим, что и великим 
свойственно заблуждаться: Ньютон считал, что в природе существу-
ет дальнодействие и, по закону открытого им всемирного тяготения, 
тела мгновенно воздействуют друг на друга через пустое пространство.
Прошли века, и дальнодействие было признано несостоятельным 
после создания концепции электромагнитного поля, распространя-
ющегося с наивысшей в природе скоростью — скоростью света. Так 
появилась концепция близкодействия, согласно которой взаимодей-
ствие между материальными телами возможно лишь с помощью тех 
или иных полей, непрерывно распределенных в пространстве.
Здесь надо заметить, что в науке XIX века большую роль играли 
ложные представления о некой всепроникающей среде — эфире. На 
представление об эфире как о переносчике электрических и магнит-
ных взаимодействий опиралась вся физика того времени. Первона-
чально, на волне успехов классической физической механики, эфир 
воспринимался как чисто механическая среда некоего сверхупругого 
тела, в котором распространяются свет и электромагнитные волны 
подобно звуку в воздухе.
Гипотеза механического эфира соединяла в себе несоединимое 
и чем-то напоминала мифическое существо — Грифона с птичьей  

Предисловие

головой и туловищем льва. Так, закономерности распространения 
световых волн требовали, чтобы эфир имел абсолютную твердость и 
в то же время «сверхподатливость», дабы не оказывать ни малейшего 
сопротивления движению небесных тел, иначе это сразу же выяви-
ли бы астрономы. На протяжении многих столетий целые поколения 
естествоиспытателей пытались придумать правдоподобную модель 
загадочного эфира. Но, в конце концов, более столетия назад, было 
твердо установлено, что ложно само понятие этой таинственной суб-
станции. Сделала это самая знаменитая теория прошлого века — тео-
рия относительности, которая в свою очередь поставила и фундамен-
тальнейшие задачи науки: как построить Теорию Всего, как родился 
наш Мир, что было до образования Вселенной, как возникли гранди-
озные звездные системы галактик?
Нерешенные фундаментальные задачи теоретической физики 
тесно связаны с развитием математического аппарата. Здесь также 
возникают очень интересные задачи, которые предстоит решить на-
уке и в которых заключено много загадок эволюции нашего Мира и 
свойств пространства-времени. Кажется удивительным, но решение 
некоторых математических проблем столетней давности позволяет 
совершенно по-иному взглянуть на наш Мир в свете теории множе-
ственной Вселенной.
Чтобы понять, как же начался процесс головокружительного «ин-
фляционного расширения» Вселенной, можно представить безбреж-
ный океан легкозамерзающей «квантовой жидкости» протопростран-
ства-времени, над которым проносятся леденящие вихри вездесущего 
«скалярного поля». «Квантовая жидкость» все время топорщится рябью 
«квантовых флуктуаций». Это просто уникальные создания, о которых 
можно говорить очень много. Любознательным читателям автор посо-
ветовал бы свои книги «Тайны квантового мира» и «Парадоксы кван-
тового мира». В двух словах можно заметить, что всплески «квантовой 
жидкости» возникают по довольно простой причине — из-за вероят-
ностного характера квантовых явлений. Представьте, что вы подбрасы-
ваете монетку и у вас выпадает подряд десяток «орлов» или «решек», —  
это и есть модель вероятностной флуктуации. Ну а теперь вернемся к 
нашему протоокеану «квантовой жидкости» и будем пристально на-
блюдать, как его всплески приводят к росту скалярного поля, а впади-
ны, наоборот, уменьшают его значение. Вот в одном месте несколько 
положительных волн-флуктуаций сложились друг с другом, совсем как 
обычные волны в реке или пруде, и повысили значение скалярного 
поля настолько, что легко замерзающая жидкость стала стремительно 
замерзать, накладываясь на скалярное поле. Еще немного, и процесс 

Предисловие

становится необратимым — рождается новый мир. Но и это не все: че-
рез несколько мгновений вечности мы с изумлением видим, что в ра-
стущем инфляционно (т. е. по экспоненте — вспоминаем школьные 
графики!) мире стремительно ветвятся отростки дочерних вселенных! 
Еще одно мгновение, и перед нами самое настоящее «древо миров», ко-
торое так часто можно встретить в фантастических романах. Впрочем, 
все это больше напоминает мыльные пузыри, когда из материнского 
шара изначальной квантовой флуктуации везде пузырятся дочерние 
миры, и каждый из них неуклонно следует сценарию Большого Взрыва. 
Если в каком-то месте началось инфляционное расширение, оно 
растягивает квантовые флуктуации, и, в конечном счете, они как бы 
замерзают, накладываясь на существующее повсюду скалярное поле. 
Кое-где они приводят к росту этого поля, а в других местах — умень-
шают. Где-то несколько положительных флуктуаций могут наложить-
ся друг на друга и повысить значение скалярного поля настолько, что 
в этом месте начнется новый всплеск инфляции. Из теории следует, 
что если где-то однажды началось инфляционное расширение, оно 
будет само себя воспроизводить все в новых и новых местах, при этом 
Вселенная приобретет вид не раздувающегося шара, а дерева из раз-
дувающихся пузырей. Каждый из пузырей можно рассматривать как 
отдельный Большой Взрыв. 
Описать все эти фантастические метаморфозы рождающихся все-
ленных помогают особые математические образы взаимных преоб-
разований многомерных математических пространств. Подобные 
абстрактные геометрические построения постепенно переходят в об-
ласть математической физики и уже там формируют картину беско-
нечного множества различных вселенных, каждая из которых разви-
вается по своим законам, и весь процесс бесконечен в пространстве 
и во времени. В чем-то шары отдельных больших взрывов наводят на 
мысль о том, что и человек так же рождается среди подобных себе, 
развивается и уходит, а человечество может жить гораздо дольше, чем 
жизнь одного его участника. 
Главное, что тут необходимо понять, — это совершенно непости-
жимая эффективность прикладной математики. Именно она, в ко-
нечном итоге, полностью меняет наши представления о Космосе в 
целом. Раньше мы считали, что Вселенная расширяется, оставаясь 
в то же в время чем-то единственным и уникальным. Современные 
абстрактные геометрические рассуждения приводят нас к выводу, что 
Космос в своей непостижимой эволюции не только растет, но и не-
прерывно воспроизводит себя в новых и новых формах, с разными 
физическими законами и принципами! 

Предисловие

Случайно или закономерно происходят открытия в окружающем 
Мире? 
Как непросто дать ответ на этот вопрос! Мы давно привыкли к 
тому, что все новое получается на грани возможностей, с примене-
нием уникальных установок, сверхсильных полей, сверхнизких тем-
ператур, сверхвысоких энергий. Но иногда действительность прос- 
то поражает воображение. Вот, к примеру, в середине 80-х годов  
прошлого века два швейцарских исследователея К. Мюллер и Ж. Бед-
норц интуитивно обратили внимание на особый класс металлокера-
мик с целью исследования их сверхпроводящих качеств. И вдруг сое-
динение бария, лантана, меди и кислорода (которое химики называют 
купратами, имея в виду общую формулу сверхпроводящей керамики  
LaX(BaX)CuO4), проявило признаки сверхпроводимости при 35 граду-
сах Кельвина (35 К = - 238 °С).
Тут надо заметить, что у исследователей, занимающихся низки-
ми температурами, — криофизиков свои понятия о тепле и холоде. 
Эти несколько десятков градусов для сверхпроводящего состоя- 
ния — даже не тепло, а просто горячо, поэтому такие соединения тут 
же были причислены к высокотемпературным сверхпроводникам. 
После открытия первого высокотемпературного сверхпроводника 
исследователи нашли множество сверхпроводящих сложных окси-
дов меди. А вот со старыми «металлическими» сверхпроводниками 
ничего не получалось. Какие бы самые разные сплавы ни пытались 
испытывать металлофизики, в среднем температура самых удачных 
вариантов колебалась вблизи 10–15 К, а это «холодно». Поэтому за 
традиционными металлическими сверхпроводниками закрепился 
термин «низкотемпературные». На этом фоне обнаружение высоко-
температурной сверхпроводимости сложных оксидов меди напоми-
нало открытие нового неисследованного континента.
Перспективы применения высокотемпературных сверхпроводни-
ков настолько впечатляющи, что ставят на повестку дня многие из 
ранее нереальных глобальных проектов. Известно, что, несмотря на 
все инженерные ухищрения, значительная часть генерируемого элек-
тричества безвозвратно теряется, не производя никакой полезной ра-
боты. Сегодня в линиях электропередач теряется до трети всей вы-
рабатываемой электроэнергии. Применение высокотемпературных 
сверхпроводников в силовых кабелях может существенно улучшить 
ситуацию, а в далекой перспективе почти полностью свести на нет 
эти потери.
Уже многие десятилетия в разнообразных научных приборах —  
в современных гигантских ускорителях элементарных частиц (коллай-

Предисловие

дерах) и экспериментальных термоядерных реакторах — применяют-
ся сверхпроводящие электромагниты, работающие при температуре 
жидкого гелия. Сверхпроводящие элементы и конструкции находят 
все более широкое применение при создании высокоскоростных 
монорельсовых экспрессов на магнитной подушке и в медицинских 
магниторезонансных томографах со сверхпроводящими магнитами. 
Остался еще один очень интересный вопрос, касающийся сверх-
проводимости в целом и высокотемпературных керамик в частности. 
Существуют ли естественные состояния сверхпроводящих материа-
лов в природе и как они могут проявляться? На первый взгляд вопрос 
простой: если есть в космосе металлические минералы, то многие 
из них должны находиться при средней температуре вакуума (4 К) в 
сверхпроводящем состоянии. 
Однако в действительности все не так просто: массивные образцы 
чистых металлов в пробах лунного грунта (риголита) и метеоритах не 
обнаружены, исключение составляют редко встречаемые железони-
келевые образцы.
Тем не менее будущим исследователям спутников газовых гиган-
тов вполне может встретиться фантастическая картина магнитных 
скал (на основе перовскитов — минералов, состоящих в основном из 
титаната кальция — CaTiO3), парящих над островами металлических 
руд, омываемыми морем какого-либо жидкого газа.
Кибернетики давно проектируют использование разнообразных 
сверхпроводящих электронных элементов для создания «думающих» 
роботов и электронно-вычислительных систем. Здесь вспоминается 
очень любопытный, но несколько мрачноватый рассказ известного 
американского фантаста Поля Андерсона. Действие его происходит 
в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Космический 
корабль терпит крушение после столкновения с ледяной горой свое-
образного космического «айсберга». После разгерметизации корпуса 
вырвавшийся поток воздуха выбрасывает экипаж космонавтов в об-
лако летящих обломков скал (существует гипотеза, что пояс астерои-
дов — это остатки планеты Фаэтон, разорванной притяжением Юпи-
тера). Один из несчастных ударяется о поверхность подвернувшегося 
астероида и оказывается навечно его пленником. Однако волею фан-
тазии автора через некоторое время подобие жизни начинает пери-
одически возвращаться к космонавту. Дело в том, что астероид при-
надлежал к внутреннему поясу и, вращаясь, периодически попадал 
под слабые лучи бледного на таком расстоянии Солнца. Этого было 
достаточно для появления электрических импульсов в сверхпроводя-
щих сосудах головного мозга и возникновения сознания. 

Часть 1

ТАЙНЫ АБСТРАКТНОГО ЗНАНИЯ 

Глава 1. Проблема Теории Всего

Мечту Эйнштейна о создании Единой теории Вселенной осуще-
ствить пока не удалось, но успехи последних лет показывают, что 
мы на верном пути. Конечно, вряд ли кто-то из ученых станет за-
гадывать, когда придет удача, но большинство из них уверено, что 
когда-нибудь это случится.
Наша же цель отличается от той, которую поставил перед со-
бой Эйнштейн. Всем ясно, что он опередил свое время, тогда еще 
многое оставалось непонятным. Ученые не знали многих типов 
элементарных частиц, не знали о симметрии в природе, о кали-
бровочных теориях и очень мало о Большом Взрыве, с которого 
все началось.
Альберт Эйнштейн умер…, так и не осуществив свою меч- 
ту — построить единую теорию, описывающую Вселенную в це-
лом. Последние десятилетия жизни он посвятил поискам такой 
теории, которая объясняла бы все — от элементарных частиц и 
их взаимодействий до глобальной структуры Вселенной. Несмо-
тря на огромные усилия, Эйнштейна постигла неудача, потому 
что для решения этой задачи еще не пришло время. Тогда еще 
практически ничего не было известно о черных и белых дырах,  
о сингулярностях, Большом Взрыве и ранней Вселенной, а также  
о кварках, калибровочной инвариантности, слабых и сильных  
взаимодействиях. Теперь ясно, что все эти явления имеют отно-
шение к единой теории, что такая теория должна объять и объ-
яснить их. В каком-то отношении сегодня наша задача гораздо 
сложнее, чем та, которую поставил перед собой Эйнштейн. Но 
ученые — упорные люди, и сейчас им удалось подойти почти 
вплотную к желанной и манящей цели, сделать важные отк-
рытия…
Б. Паркер. Мечта Эйнштейна: 
 В поисках единой теории строения Вселенной