Виктор Комаров - По следам бесконечности

Помимо этого, непрерывное увеличение расстояния между Землей и удаляющейся галактикой приводит к тому, что каждый следующий фотон вынужден преодолевать несколько больший путь, чем предыдущий. По этой причине фотоны попадают в приемник реже, чем они испускаются источником. Следовательно, уменьшается и число приходящих в единицу времени фотонов, что также приводит к понижению количества приходящей в единицу времени энергии. Вследствие красного смещения происходит не только перемещение излучения в область более низких частот, но и ослабление его энергии.

Следовательно, красное смещение ослабляет излучение каждой галактики. И тем сильнее, чем дальше она от нас находится.

Именно поэтому ночное небо остается черным.

Таким образом, теория расширяющейся Вселенной, возникшая как одно из следствий общей теории относительности, явилась очередным шагом в познании Вселенной, в том числе ее геометрических свойств.

Но это был не просто новый вариант решения проблемы, а принципиально новый подход к ней. Если раньше ученые искали окончательного ответа на вопрос о конечности или бесконечности Вселенной, исходя из тех или иных умозрительных или теоретических соображений, то теория расширяющейся Вселенной предоставила решение этого вопроса фактам, которые надо было получить в результате изучения реального мира.

Но и новая космология однородной изотропной расширяющейся Вселенной ставила вопрос о бесконечности по принципу «или — или…». Или Вселенная бесконечна, или — конечна. Одно исключает другое. И, следовательно, задача науки заключается в том, чтобы выяснить, какая из этих двух возможностей реализуется в природе.

Но уже А. Фридман понимал, что подобная постановка вопроса является сильно упрощенной, даже наивной.

Иногда пути развития науки причудливы и извилисты. И нередко бывает так, что, казалось бы, окончательно отвергнутые и уже полузабытые гипотезы и теории неожиданно оживают и вновь переходят в наступление.

Один из таких «поворотов» произошел вскоре после окончания второй мировой войны и в науке о Вселенной.

В 1948 году была предпринята попытка возродить стационарную космологию. Одним из ее авторов и вдохновителей был английский ученый Фред Хойл, широко известный не только своими выдающимися исследованиями в области теоретической астрофизики, но и весьма оригинальными научно-фантастическими романами.

Объединение, казалось бы, столь различных способностей в одном лице не так уж неожиданно: и научная фантастика, и современная космология требуют богатства воображения и дерзости мысли.

Во всяком случае идея, выдвинутая Хойлом, выглядела явно фантастически: Вселенная расширяется, но в то же время непрерывно пополняется веществом, в результате средняя плотность остается неизменной и стационарность не нарушается. За каждый миллиард лет объем пространства, равный одному кубическому метру, пополняется двумя атомами водорода.

Откуда же берется это новое вещество? Ответ Хойла был столь же прост, сколь и неожидан:

— Оно возникает из ничего…

А почему бы и нет? Разве нам все известно о законах движения материи?..

И все же — не мистика ли это? Как может вещество рождаться из «ничего»? А закон сохранения материи?

— Из ничего? — нашли выход сторонники стационарной космологии. — Но это не так. Вещество не творится, а рождается неизвестным нам полем. А поле — тоже есть материя.

— Правда, такие аргументы, — заметил по этому поводу академик Виталий Лазаревич Гинзбург, — очень уж напоминают рассуждения о «медиумической энергии», которые Лев Толстой поместил в «Плодах просвещения», издеваясь над псевдонаукой.

Впрочем, утверждение о непрерывном творении материи было всего лишь выводом из более общего принципа, который Хойл и его соавторы, сотрудники Кембриджского университета Гармен Бонди и Томас Голд, положили в основу стационарной космологии.

Принцип этот получил несколько претенциозное наименование «совершенного космологического принципа»: свойства Вселенной постоянны как в пространстве, так и во времени.

Однако интуиция подсказывала, что реальный мир не таков. И, видимо, потому идею стационарной Вселенной мало кто поддерживал.

— Думаю, справедливо будет сказать, что большинство ученых отвергают ее, — признавал один из сторонников стационарной Вселенной Д. Сиама. — Но некоторые видные специалисты считают стационарное состояние Вселенной настолько привлекательным, что предпочитают сохранять ум открытым до тех пор, пока не будут проведены решающие наблюдения.

Все верно: интуиция — интуицией, но необходимы факты. Какой бы неправдоподобной ни казалась идея непрерывного творения, опровергнуть ее можно только с помощью наблюдений.

— Я, как и большинство других физиков и астрономов, всегда относился к стационарной космологической модели, в которой допускается «рождение вещества», резко отрицательно, — вспоминает академик Гинзбург. — По такие вопросы не решаются голосованием и в зависимости от вкусов или даже весьма обоснованных соображений теоретического характера. Нужно признать, что мы опять приходим к универсальному для всего естествознания заключению — подлинный и безапелляционным судьей, решающим судьбы новых гипотез, являются опыт и наблюдения.

Так и получилось. Именно наблюдения произнесли свой окончательный приговор.

— Концепция стационарной Вселенной находится в противоречии с результатами подсчетов источников радиоизлучения, проведенных Райлом и Кларком. Их данные показывают, что или в прошлом радиоисточников было больше, или они были более мощны, или то и другое вместе.

Эти слова принадлежат самому Фреду Хойлу. Астрономические наблюдения убедительно показывают, что Вселенная с течением времени изменяется, миллиарды лет назад вещество находилось в ином состоянии, иным было количество космических объектов, иными были их свойства.

— В результате, — делает вывод академик Гинзбург, — стационарная космологическая модель может считаться опровергнутой или при очень придирчивом подходе почти что опровергнутой.

Недавно был получен результат, позволяющий качественно оценить величину средней плотности материи во Вселенной. Подсчеты показали, что средняя плотность материи в сверхгалактике по меньшей мере в два раза выше, чем в Метагалактике. Между тем наблюдения показывают, что темп расширения Сверхгалактики и Метагалактики (величина постоянной Хаббла) практически одинаковый. Выходит, что увеличение средней плотности в два раза никак не влияет на характер расширения; это может только означать, что эта плотность необычайно мала (видимо, значительно меньше критической). Если это так, то пространство Метагалактики незамкнуто и она расширяется неограниченно.