Банеш Хофман - Альберт Эйнштейн. ТВОРЕЦ И БУНТАРЬ.

От времени второй мировой войны возвратимся в 1917 г. — тогда еще шла первая мировая война. Проверка теории Эйнштейна в период солнечного затмения — впереди. А Эйнштейн в Берлине уже примеряет завершенную им общую теорию относительности ко Вселенной в целом. Конечно, не к реальной Вселенной со всеми ее тайнами и со всем ее разнообразием. Не к людям с их мечтами и разочарованиями. Не к цветущим земным лугам и не к самой Земле. Не к капризному Солнцу, от которого столь многое зависит в нашей жизни, и не к рассыпанным на небесах звездам. Эйнштейн примерил теорию относительности к голой абстрактной, тщательно приглаженной модели Вселенной — примерно так же спокойный, бесчувственный глобус иногда заменяет всем нам многолюдную, охваченную сражениями Землю с ее далеко не сферической формой.　

С самого начала Эйнштейн предназначал свою теорию для универсального применения. Но сперва он примерил ее к солнечной системе. А когда сделал попытку распространить ее на бесконечное пространство, то столкнулся с неожиданными проблемами. Как ни старался Эйнштейн, ему не удавалось приспособить свою теорию к бесконечным расстояниям. О, это было совсем нетрудно, если ограничиться математикой! Но Эйнштейн был физиком, и для него самое удачное математическое решение оставалось физической неудачей. Совсем не просто было справиться с этой неудачей и найти выход. Введя в написанную в 1917 г. работу предмет исследования из области релятивистской космологии, Эйнштейн отмечал, что ему пришлось преодолеть «довольно извилистый и неровный путь», чтобы прийти к радикальному решению.　

Для того чтобы подготовить читателей, он начал с обсуждения уже известных трудностей, с которыми столкнулась теория Ньютона при объяснении более или менее равномерного распределения звезд в бесконечном пространстве. Можно избежать этих трудностей, представив дело таким образом, что звезды образуют в бесконечном пространстве своего рода диффузный остров, плотность которого быстро уменьшается по мере удаления от центрального сгущения. Однако такого рода «островное» решение не привлекало самого Эйнштейна. Он перечислил несложные, но тем не менее глубокие возражения против такого решения. Вот одно из них. Если рассматривать звезды как частицы газа, конечно в гигантском масштабе, то в соответствии с теорией газов такой диффузный остров вообще в конечном счете не смог бы существовать — в нем отсутствовало бы вещество. Другое возражение аналогично первому и тоже основано на теории газов: подобно тому, что происходит при испарении, звезды преодолели бы гравитационные узы, связывающие их с центральным ядром, и затерялись бы в просторах бесконечного пространства, чтобы никогда не вернуться.　

Такие возражения нечто большее, чем ньютоновские опыты по нагреванию. Эйнштейн применил их к общей теории относительности в глобальном наступлении на задачи релятивистской космологии. Вдаваться в подробности нам ни к чему. Вслед за Махом Эйнштейн утверждал, что всякий объект приобретает инерцию только из-за наличия материи во Вселенной. Он называл это относительностью инерции. Весь подход Эйнштейна основывался на этом принципе, а также на наблюдениях, согласно которым относительные скорости движения звезд были в целом так малы, что Вселенную можно было бы, по-существу, считать статичной. Эта статичность резко ограничивала возможности построения картины мира, и Эйнштейн после упорного сопротивления вынужден был прийти к выводу, что бесконечность расстояний создавала трудности для применения как принципа Маха, так и принципа относительности Что же делать?　

Совершенно очевидно, что, если бы не было бесконечных расстояний, не возникло бы никаких проблем. И тогда Эйнштейн решается обойтись без них. Вот и все.　

Но в действительности все было не так просто. Отказ от бесконечных расстояний был шагом отчаяния, и Эйнштейн прибег к нему лишь после того, как были исчерпаны, но не оправдали себя все другие возможности. Эйнштейн понял, что для достижения его цели — избавиться от бесконечных расстояний, не опустошив при этом статическую Вселенную и не оставив ее с зияющей раной, — нужно было внести необходимую поправку в уравнения гравитационного поля, а это оскверняло в его глазах их девственную чистоту. Он добавил к уравнениям поля простой элемент, помноженный на чрезвычайно малую величину, обозначенную символом λ — греческой буквой «лямбда».　

Теперь все в порядке. Но какими же средствами избавился Эйнштейн от бесконечных расстояний? Вновь помогли математики — в геометрии уже были разработаны нужные для этого теоретические средства. В новой модели Вселенной Эйнштейна трехмерное пространство имело конечную протяженность, но не имело границ. Чтобы представить это наглядно, давайте сначала вообразим пространство не с тремя, а с двумя измерениями — например, плоскость бесконечной протяженности. Бели мы захотим избавиться от бесконечных расстояний на этой плоскости, можно ограничить какую-либо область и объявить все находящееся за ее границами вне закона или же можно отрезать все лишнее, а остаток будет иметь края, как, например, страница этой книги. А теперь рассмотрим поверхность шара. Она ограничена, не имеет бесконечной протяженности. Но вместе с тем на ней нет ни краев, ни границ, ни областей «вне закона». В самом деле, все точки на поверхности шара одинаковы: ничего напоминающего центр там нет.　

Нет центра? Это, безусловно, не так.　

Но это так. Все знают, что у шара есть центр, но этот центр — не на поверхности. Вспомним: нам нужен наглядный образ, вот почему мы оперируем двумя измерениями, а не тремя. А коли так, нужно быть последовательными. Мы должны представить себе не только пространство, но и звезды, и самих себя — одним словом, все вообще — двумерными и помещенными лишь на двумерной поверхности шара. Поверхность — это все наличное пространство. Все то, что мы привычно считаем находящимся внутри шара и снаружи его, исключается — приходится считать, что ничего этого попросту нет. Это уже нелегко представить себе.　

Тем не менее предположим, что нам это удалось. В таком случае мы построили двумерное пространство — поверхность шара, — имеющее конечную протяженность, но все же без границ, без центра и без отторженных областей. Следующим шагом будет переход от двумерной картины к трехмерной, но давайте специально откажемся представлять себе этот переход наглядно. Эйнштейн воспользовался формальной математической аналогией, как это принято в геометрии. Есть трехмерное космическое пространство, не имеющее ни центра, ни границ, но обладающее лишь конечной протяженностью, и Эйнштейн добавил к нему четвертое измерение — время, — не искривленное и бесконечное.