Неопределенная Вселенная - Борис Кригер

Моя природа устроена удивительно предсказуемо: стоит удовлетворить во мне определенную страсть, и я на некоторое время теряю интерес к предмету, ее пробудившему. Программа была вся излазана, а на настоящем небе с моим телескопом рассматривать воистину оказалось нечего. Юпитер должен был начать восходить над горизонтом только в январе... Короче, в заснеженном дворе с моей гигантской трубой было делать нечего...

Я решил свою обостренную страсть к астрономии гораздо проще. Я нанял несколько первоклассных специалистов и разрешил с ними один теоретический вопрос, который меня волновал в астрофизике особенно сильно. Речь шла о попытке объяснения парадоксально высокой скорости вращения звезд на периферии галактик.

На графике кривая А отображает предсказанную в соответствии с кеплеровской динамикой и ньютоновской механикой скорость вращения галактического диска по мере удаления от центра галактики. Кривая В – то, что наблюдается на самом деле. Именно это явление дало толчок изобретению понятия таинственной невидимой «темной материи» (Dark Matter), которая составляет якобы большую часть материи во Вселенной. Далее, правда, появились и другие проблемы, которые тоже пришлось объяснять этой же самой «темной материей».

Дело в том, что я пытался учесть воздействие гравитационного поля на течение времени в точке пространства, в которой находится источник излучения, и тем самым вычислить разницу в характеристиках гравитационных полей непосредственно вблизи центра галактики, в точке наблюдения и на периферии галактики. Я предполагал, что это могло бы в какой-то степени объяснить наблюдаемый эффект. Я не буду вдаваться в технические подробности, но тридцать страниц переписки с одним канадским астрофизиком окончательно прояснили мой вопрос, удовлетворив меня хотя бы тем, что, во-первых, вопрос мой вполне легитимен, а во-вторых, по всей видимости, ответ на него при современных измерительных приборах найти невозможно, ибо нужно построить прибор размером, сопоставимым с расстоянием до Луны.

Положение в космологии мало изменилось за последние десятилетия. Несоответствий – множество, космологи едва успевают затыкать дыры. Например, сейчас стали модны теории о множественных вселенных, что является нонсенсом по определению. У многих авторитетных авторов читаем: «Вселенная в целом – все сущее...», «Вселенная одна», «других вселенных, по определению, не может существовать»[38], «Вселенная – это все, что существует. Вне Вселенной ничего нет. Причем нет не только галактик или какой-либо другой материи, но и вообще ничего – ни пространства, ни времени»[39], «Вселенная – это все существующее, вне нее нет ничего, в том числе и пустоты». Словосочетание «множество “в принципе возможных” вселенных» является кощунственным. Таким образом, в современной космологии словом «Вселенная» обозначается то, что в диалектическом материализме называется объективной реальностью, материей. И дело не только в том, что тот или иной автор, или даже большинство авторов заявляли о том, что существует только одна Вселенная. Известно, что создавая теорию или математическую модель какого-либо объекта, необходимо задать условия на границе этого объекта, отражающие, кроме прочего, взаимодействие этого объекта с окружением. Ни в одной космологической модели эти условия не задаются. Вселенная в космологии рассматривается как такой объект, который не имеет окружения, границ (грамотные философы говорят: «является бесконечной»).

В космологии есть не только «твердо установленные» выводы, вроде изложенных выше, но и нерешенные проблемы. Это, во-первых, проблемы, связанные «с самым началом». «С чего началось расширение? Как расширялся мир в самом начале? Была ли бесконечной плотность материи в начале расширения? Что было до начала наблюдаемого расширения? Насколько достоверен вывод о начале расширения, о состоянии огромной плотности всего вещества (как говорят, – о сингулярном состоянии), какие процессы протекали в этом сверхплотном веществе, что заставило вещество Вселенной расширяться, наконец, что было до начала расширения, до момента сингулярности??!»

Начиная с 80-х годов проблема возникновения Вселенной обсуждается в рамках так называемого сценария раздувающейся Вселенной. «...Согласно сценарию раздувающейся Вселенной, вся наблюдаемая ныне ее часть образовалась из области меньшей, чем планковская длина. Это дает возможность думать о рождении всей нашей Вселенной (или только ее наблюдаемой части) за счет начальных квантовых флуктуаций... Такая Вселенная имела первоначальный малый размер и затем экспоненциально расширялась, достигнув в процессе раздувания своих нынешних размеров... При этом все вещество, содержащееся в наблюдаемой нами Вселенной, возникало за счет работы, совершаемой гравитационными силами, внутри области, в которой первоначально содержалось не более десяти в минус пятой степени граммов вещества!»

Второй род проблем, который часто обсуждается в работах по космологии, – проблемы геометрии Вселенной.

Обратимся к трехмерному пространству. Оказывается, его искривленность может быть подобна искривленности сферы. Оно может замыкаться само на себя, оставаясь безграничным, но конечным по объему (подобно тому, как сфера конечна по площади)... Неизвестно, открыта ли наша Вселенная, или закрыта.

В заключение заметим, что в свое время ответ на этот вопрос не представлял загадки для А. Эйнштейна. В 1917 г. в разделе «О мире как целом» работы «О специальной и общей теории относительности» он написал: «Из сказанного следует, что мыслимы замкнутые пространства, не имеющие границ. Среди них выделяется своей простотой сферическое (и соответственно, эллиптическое) пространство, все точки которого равноценны. Отсюда перед астрономами и физиками возникает чрезвычайно интересный вопрос: является ли мир, в котором мы живем, бесконечным, или же он, подобно сферическому миру, конечен? Наш опыт далеко не достаточен для ответа на этот вопрос. Однако общая теория относительности дает возможность ответить на этот вопрос со значительной достоверностью... Вычисления показывают, что при равномерном распределении материи мир должен быть сферическим (или эллиптическим). Так как в действительности в отдельных областях материя распределена неравномерно, то реальный мир в отдельных частях будет отклоняться от сферического; он будет квазисферическим. Однако он должен быть конечным. Теория дает простое соотношение между пространственной протяженностью мира и средней плотностью материи в нем»[40].

Глава 11

Проблемы небесной философии

Мне пришлось отказаться от участия в конференции в Монреале, которая должна была завершить мой поход в поисках небесной мудрости на земле. Посетив астрофизиков в Гарварде и космологов на Кубе, я собирался встретиться с философами, работающими в области философии космологии. Однако что может остановить ищущего человека? Отказавшись от фактического участия в конференции, я все же засел за ее материалы и просмотрел все, что на ней происходило, а также ознакомился с обширными работами по философии космологии.

Одна работа вызвала у меня особый интерес. Я нашел ее на одном из сайтов с электронными научными публикациями, так называемыми e-prints. Появления e-prints позволяет ученому опубликовать свою работу в Интернете и сделать ее доступной для научной общественности вне зависимости от желания или нежелания научных журналов ее опубликовать. Этот способ публикации делает современную науку гораздо более демократичной и эффективной. Свою статью может отправить каждый, невзирая на ученые степени и занятость в том или ином университете. На некоторых сайтах требуется рекомендация одного из авторов, который уже опубликовал свои работы в данной области, однако от него не требуется подтверждать правильность или неправильность работы нового автора. Несмотря на то что публикации в серьезных научных журналах по-прежнему являются основным путем сообщить миру о своих работах, системы e-prints позволяют предоставить свою статью в считанные минуты в распоряжение всех ученых мира, а также широкой общественности, ибо, совершив поиск по определенной теме, посетитель подобного сайта неизбежно найдет эту публикацию и сможет ею воспользоваться, причем пользование сайтами обычно бесплатно, как для авторов, так и для читателей. Если учесть, что подписка на такой журнал, как «The Astrophysical Journal», стоит около двух тысяч долларов в год (в зависимости от страны проживания подписчика), то нетрудно оценить привлекательность e-prints сайтов, на которых статьи нередко публикуются еще до того, как они попадают в журнал, с пометкой, в какой из журналов они отправлены. Подобная система усилила науку в сотни, если не в тысячи раз, и, безусловно, будущее научных публикаций стоит именно за такой практикой.