Ирина Радунская - Безумные идеи
Наибольшая найденная скорость убегания – 120 тысяч километров в секунду, более трети скорости света!
Измерения продолжаются. Результаты уточняются.
Наказание за упрощение
Тридцать лет физики мирились с возможностью конца мира. Одних утешало то, что до конца пройдут миллиарды миллиардов лет. Другие, ссылаясь на парадоксальность выводов, призывали к разгрому теории относительности, называя ее антинаучной и реакционной. Третьи, понимая, что конца не может быть, пытались найти выход из тупика и, натыкаясь на новую стенку, ковали более мощное оружие.
Трудности были столь велики, что никто до последнего времени не сумел уточнить решение Фридмана. Математика не могла справиться с уравнениями, сколько-нибудь подробно описывающими строение реального мира.
Фридман, чтобы упростить задачу, сделал допущение, которое намного облегчило его труд, но зато привело к роковому выводу. Фридман решил исходить не из картины реального мира, а мира идеального. Мира, в котором распределение материи не произвольно, а в среднем упорядоченно – однородно. В представлении ученого мир походил не на поле, по воле случая усеянное цветами. Фридмановская вселенная напоминает клумбу, распланированную и засеянную педантичным садовником, клумбу, где на каждом квадратном метре высеяно определенное количество цветов.
Фридман для упрощения математических операций решил считать, что в звездном мире в каждом одинаковом, достаточно большом объеме мирового пространства живет строго определенное количество небесных тел. Такому миру второе решение уравнения общей теории относительности и предсказывало неминуемый конец...
Как же все это было? Как будет? Было ли начало и будет ли конец света на самом деле?
В Москве, в Институте физических проблем Академии наук СССР, загадки, возникавшие из решений Фридмана, давно вызывали ожесточенные споры. Особенно активными их участниками были два доктора наук – E.М. Лифшиц и И.М. Халатников. Они решили уточнить фридмановские расчеты, исследовать вселенную вблизи загадочных точек, прощупать начало и конец мира скальпелем математики. Их ждала кропотливая и сложная работа, чем-то напоминающая поиски клада.
Узнав, что сокровище зарыто в какой-то далекой стране, кладоискатели уверенно берут курс прямехонько на неведомый континент. Они не сомневаются в успехе: полдела сделано – карта найдена, клад почти в руках. Но, оказывается, чем ближе к цели, тем задача сложнее. Вот селение, указанное в старинном свитке, вот холм, близ которого зарыт клад... Но что это за роща, откуда появился овраг, где же три дерева и колодец между ними, в котором скрыто сокровище?!
Изменился рельеф местности, колодец высох, три дерева превратились в рощу...
А как подобраться к заметным точкам, спрятанным в глубине веков? Как разобраться в сложнейших изменениях, постигших звездный мир? Как преодолеть космический океан, где бушуют шквалы магнитных и электрических полей, где таинственные силы тяготения управляют движением огромных галактик и мельчайших пылинок?
Фридман указал путь в общих чертах. Лифшиц и Халатников должны были выработать точный математический маршрут, учесть все приметы времени и пространства, использовать все ресурсы современной науки.
И когда они приблизились мысленным взором к цели... конца мира они не нашли. Его не оказалось. Расчеты показали, что реальный мир не может иметь конца. Он был лишь во фридмановских решениях и являлся следствием идеализации вселенной, упрощений, допущенных автором. Конец мира был своеобразным наказанием за несовершенство математического аппарата, которым пользовался Фридман.
Лифшиц и Халатников, проведя чрезвычайно сложные расчеты, убедились, что вселенная никогда не съежится, как высохший плод, что, если она когда-нибудь и начнет сжиматься, это сжатие не будет столь велико, чтобы звездные миры слиплись в комок. Математический анализ показал, что из общей теории относительности не вытекает гибель вселенной. Огромным достижением советских физиков является то, что они подтвердили строгим математическим расчетом бесконечность развития мира – одно из принципиальных положений диалектического материализма.
А что можно сказать о другом, не менее загадочном этапе развития мира, о его начале? Путешествие в район возникновения вселенной пока невозможно. По мнению академика Л.Д. Ландау, это еще не по силам современной науке.
Что делал бог до сотворения мира?
Мало ли вопросов, которые еще не по силам науке, но над которыми думают ученые: что такое вселенная, как она устроена, почему вселенная существует?
«Первый вопрос представляется самым простым, и мы можем дать на него бойкий, хотя и неполный, ответ, пробормотав что-то о материи, тяготении, времени и протоплазме. Отвечая на второй вопрос, мы отваживаемся говорить о законах природы, о «тепловой смерти» и разбегании галактик. Однако в ответ на вопрос: «Почему вселенная существует?» – мы можем лишь воскликнуть: «Один бог знает!» И по-видимому, это и есть «предельная» информация».
Таков шуточный анализ состояния вопроса о познании вселенной, который делает один из виднейших современных ученых – американский астроном Харлоу Шепли. Но эта проблема, несмотря на свою кажущуюся безнадежность, тем не менее не теряет своей притягательности.
Загадка рождения вселенной не перестает будоражить воображение. Появился целый набор гипотез. Есть среди них и такая, которая вообще отрицает какое бы то ни было начало. Прошлое мира, утверждает она, столь же бесконечно, как и его будущее. «Существует непрерывное творение, материи из «ничего», необходимое, чтобы компенсировать потерю того вещества, которое вследствие расширения материальной вселенной вытекает «через край мира». Но физика не дает оснований для таких предположений.
Все-таки, доказывает математика, начало мира было. Было, хоть эта проблема относится к числу «неприятных». Почему «неприятных»?
– Да потому, – объясняет Халатников, – что у людей, впервые слышащих об удивительных результатах космологии, возникает естественный вопрос: а что было до начала возникновения вселенной? Но так как начало течения времени совпадает с возникновением вселенной, то такой вопрос является бессмысленным. Ведь понятия «до» и «после» без привлечения понятия времени теряют смысл.
Даже блаженный Августин, живший в V веке и прославившийся воинствующим религиозным мракобесием епископ, которому принадлежат слова: «Лучше сжечь еретиков живьем, чем дать им коснеть в заблуждениях» – и тот задумывался над актом рождения вселенной. В своей исповеди он задается вопросом: «Что делал бог до того, как он создал мир?» Его явно не удовлетворял известный ответ: «Бог был занят тем, что создавал ад для людей, задающих глупые вопросы».
– Время возникло вместе с миром, оно, стало быть, принадлежит миру, и поэтому в то время, когда не существовало вселенной, не было и никакого времени, – говорит один из создателей квантовой механики, Гейзенберг.
Космический замок
Особенно увлекает ученых решение таких проблем, как первоначальный состав мира, его строение. Из какого вещества, из каких элементарных частиц состояла вселенная в детстве, была ли она горячей или холодной? Очень горячей и состояла почти из одних нейтронов, уверяют американские ученые Гамов, Альфер и Герман и называют даже цифру – миллиард градусов через 10 минут после начала расширения. Академик Я.Б. Зельдович, напротив, считает, что в начальной стадии вселенная была холодной и состояла из протонов, электронов и нейтрино. Только в холодном состоянии и только в присутствии нейтрино протоны и электроны могли слипнуться в атомы водорода, который, как известно, преобладает в природе. Будь на месте нейтрино нейтроны, наш мир состоял бы в основном из гелия и других элементов, более тяжелых, чем водород. Действительность, таким образом, поддерживает точку зрения Зельдовича.
Зельдович сумел мысленно проследить и первые этапы расширения вселенной, во время которых массы водорода (настолько холодные, что он был жидким или даже твердым) могли распасться на отдельные гигантские капли или глыбы. Разлетаясь во все стороны и снова притягиваясь друг к другу, они постепенно сливались, образуя зародыши звезд, а затем и сами звезды.
Это одна из новейших гипотез сотворения мира, но не единственная. В настоящее время существует 15 гипотез, предложенных учеными многих стран, стремящимися объяснить происхождение Земли и солнечной системы. И ни одна из них не является полностью удовлетворительной. «Если бы мы знали не так много, нам пришлось, бы меньше объяснять...»
