Сборник - Происхождение Вселенной. Как с помощью теории относительности Эйнштейна можно проникнуть в прошлое, понять настоящее и предвидеть будущее Вселенной

Обеспокоенная тем, что наука становится узкоспециализированной, Академия наций поставила своей целью воссоединить различные отрасли знания путем интеграции научных открытий и придать им оттенок религиозного толкования окружающего мира. Для Рейтердаля ничто лучше не символизировало современную специализацию и непостижимость науки, чем теория относительности. Почти половина всей деятельности Академии наций сводилась к полемике с теорией Эйнштейна. Клеветническая кампания, которой дирижировала эта якобы почтенная научная академия, показывает, что Эйнштейн имел дело с непримиримыми противниками.

Американская секция Академии включала некоторых действительно выдающихся ученых, таких как астроном Томас Си (1866–1962) из Военно-морской обсерватории США в Мар-Айленде (штат Калифорния). В начале 1920-х годов он опубликовал несколько статей, в которых обвинял Эйнштейна в плагиате и называл его теорию «безумной причудой».

Рейтердаль стремился наладить контакты с оппонентами Эйнштейна во всем мире, и в 1921 году он обратился к Герке с идеей организовать немецкое отделение Академии. Первыми «рекрутами» Герке были немецкие физики, утверждавшие, что нет никакой необходимости в теории относительности, поскольку классическая физика может объяснить результаты всех астрономических наблюдений. Философы, инженеры и врачи также объединились против Эйнштейна; к ним примкнул даже генерал-лейтенант в отставке.

Почему же возникло это противостояние между дилетантами и учеными? Определяющей причиной было то, что оппоненты Эйнштейна были действительно обеспокоены будущим науки. Все усложняющийся математический аппарат теоретической физики противоречил той точке зрения, что наука должна быть простой механикой, понятной образованному неспециалисту. Теория относительности была угрозой, это была теория, которую могут понять «только 12 мудрецов», как заявил Эйнштейн на страницах New York Times в 1919 году (рис. 2.6). Казалась, возрастающая роль новейшей математики разъединяет физику и реальность.

Кроме того, 1920-е годы были нестабильными для Германии, с гиперинфляцией, политическими потрясениями, радикальными изменениями в культуре, такими как дадаизм и экспрессионизм. В этом непостоянном мире люди хотя бы в науке пытались найти твердую почву, на которую можно опереться.

Некоторые оппоненты нападали на Эйнштейна как на личность – демократа, пацифиста, еврея. Другие обращались к антисемитским теориям заговора. Рейтердаль писал в 1923 году: «Наша беда заключается в том, что все научные журналы в Америке закрыты для антирелятивистов и подвержены еврейскому влиянию. Ежедневная пресса почти полностью находится под контролем евреев».

Рис. 2.6. Заголовки в New York Times , сообщающие о подтверждении общей теории относительности Эйнштейна в результате наблюдения полного солнечного затмения на острове Принсипи в 1919 году (см. главу 1)

К середине 20-х годов XX столетия противники теории относительности начали получать повсеместный отпор, и большинство из них уже не осмеливались публично нападать на теорию относительности. Многие попросту отказались от борьбы, и Академия наций перестала выполнять свою функцию центрального организатора кампании против Эйнштейна. Хотя и по сей день встречаются люди, которые высказываются против теории относительности. На сайте Консервапедия ( Conservapedia ) написано, что теорию относительности «активно поддерживают либералы». Там же можно найти 32 причины, по которым эта теория неверна. Но сейчас, по крайней мере, не так много людей науки поддерживают антирелятивизм, и это течение гораздо менее распространено, чем в 1920-е годы. Вряд ли сегодня вы встретите официанта, желающего подискутировать о справедливости теории относительности.

Этот вопрос сродни тому, над которым космологи ломают голову вот уже сто лет. Только они формулируют его немного иначе: «Если пространство расширяется, то во что оно расширится?» Краткий ответ заключается в следующем: оно не должно расширяться ни во что.

Для того чтобы понять, как расширяется пространство, мы часто пользуемся двумерной аналогией. Например, если надувать воздушный шарик, отдельные точки на его поверхности будут удаляться друг от друга. Двумерная поверхность шарика служит аналогом наших трех измерений в пространстве. Конечно, мы видим, что шарик расширяется в другое измерение. Но если бы мы находились внутри, мы по-прежнему могли бы получать сведения о двумерной поверхности и о том, как она искривляется. Мы могли бы изучать свойства отдельных точек на поверхности и то, как ведут себя искривленные линии и углы по мере расширения шарика. По этим данным можно сделать вывод, насколько поверхность шарика отличается от плоского листа бумаги, не задумываясь о более высоких размерностях.

Здесь мы сталкиваемся с тем, что называется внутренней кривизной поверхности шарика. Подобным образом, изменения в пространстве-времени, вызванные массивными телами или гравитационными волнами, можно описать с помощью внутренней кривизны пространства-времени. Для этого нам нужны только три измерения в пространстве и одно во времени.

Однако, хотя более высокие измерения и не являются необходимыми, они вполне могут существовать. Некоторые умозрительные физические теории рассматривают Вселенную как искривленную мембрану (для краткости – «брану»), которая плавает в пространстве большего количества измерений.

За последние сто лет черные дыры превратились из сомнительной выдумки в объекты, играющие центральную роль в нашем понимании мира. Что же они собой представляют и что происходит, когда они начинают поглощать вещество?

Зимой 1915–1916 года физик Карл Шварцшильд (1873–1916) служил в рядах немецкой армии и оказался на русском фронте. Оттуда он направил несколько своих работ Альберту Эйнштейну. Шварцшильд предложил первое решение уравнений общей теории относительности Эйнштейна и показал, что происходит с пространством-временем внутри и вне массивного объекта. В данном случае он рассмотрел полностью сферическую невращающуюся звезду. Это открытие потрясло Эйнштейна.

Он не был бы так восторжен, если бы знал, какое предсказание последует в конце концов из работы Шварцшильда. Сделайте звезду очень массивной или плотной, и она создаст такое сильное гравитационное поле и так искривит пространство-время, что даже свет не сможет вырваться из ее объятий.