Анна Ливанова - Физики о физиках

Вот хорошая иллюстрация к расширению вселенной из книги американского физика Гарднера:

«Представьте себе гигантский ком теста, в который вкраплено несколько сот изюмин. Каждая изюмина представляет собой скопление галактик. Если это тесто сажают в печь, оно расширяется равномерно по всем направлениям, но размеры изюмин остаются прежними. Увеличивается расстояние между изюминами. Ни одна из изюмин не может быть названа центром расширения. С точки зрения любой отдельной изюмины все остальные изюмины кажутся удаляющимися от нее. Чем больше расстояние до изюмины, тем больше кажется скорость ее удаления».

Поскольку «сидение в печи» никак не отражается на изюминах — скоплениях галактик, остается в силе упрощающее предположение Эйнштейна и Фридмана — считать каждую из звезд пребывающей в покое относительно других, ближайших к ней звезд.

Итак, открытие Фридмана неожиданно для всех получило блистательное подтверждение в самом крупном по масштабам процессе, разыгрывающемся во вселенной.

Это был триумф не только Фридмана, но и общей теории относительности, а значит, и Эйнштейна, хотя связан он был как раз с отказом от эйнштейновской стационарной вселенной.

И Эйнштейн принял этот отказ, может быть, даже с чувством облегчения.

Вот что писал он спустя два года после открытия Хаббла:

«Наши знания о структуре пространства в больших областях („космологическая проблема“) получили важное развитие. Раньше мы рассуждали, основываясь на следующих двух предположениях:

1. Существует некоторая средняя плотность материи во всем пространстве, которая всюду одна и та же и отлична от нуля.

2. Размеры („радиус“) пространства не зависят от времени.

Оба эти предположения могут быть согласованы с общей теорией относительности лишь после добавления в уравнения поля гипотетического члена, который не следует из теории и не представляется естественным с теоретической точки зрения („космологический член в уравнениях гравитационного поля“).

В то время предположение (2) представлялось мне неизбежным, поскольку я считал, что в случае отказа от него открываются безграничные возможности для всевозможных спекуляций.

Однако уже в двадцатых годах русский математик Фридман показал, что с чисто теоретической точки зрения более естественным является иное предположение. Он показал, что, опуская предположение (2), можно сохранить предположение (1), не вводя довольно неестественный космологический член в уравнения гравитационного поля. Именно первоначальные уравнения поля допускают решение, в котором „радиус мира“ зависит от времени (расширяющееся пространство). В этом смысле согласно Фридману можно сказать, что теория требует расширения пространства.

Несколькими годами позже Хаббл в специальных исследованиях внегалактических туманностей показал, что спектральные линии обнаруживают красное смещение, которое непрерывно возрастает с увеличением расстояния до туманности. В соответствии с нашими современными знаниями это можно интерпретировать только в смысле принципа Допплера как всестороннее расширение системы звезд, требуемое уравнениями гравитационного поля».

Среди части физиков бытовало мнение, что Фридман сам не очень верил в созданную им теорию расширяющейся вселенной. Будто бы он говорил, что его дело — математика, уравнения, а физики пусть разбираются, какие из решений соответствуют действительности.

«Вступаясь» за Фридмана, Петр Леонидович Капица сказал, что «это ироническое высказывание о своих трудах остроумного человека не может изменить нашу высокую оценку его открытия». Дирак, напоминает Капица, тоже не верил в реальное существование предсказанного им теоретически позитрона. «Но позитрон был открыт, и Дирак, сам того не предполагая, оказался пророком. Никто не пытается преуменьшить его вклад в науку из-за того, что он сам не верил в свое пророчество».

Так верил ли все-таки Фридман в свое открытие?

Он, безусловно, верил в математическую правильность решения и доказал ее. Но счесть его «чистым математиком», не размышляющим над физическим содержанием открытия, конечно, совершенно неправильно.

Вопросы «общего устройства нашей (само собой разумеется, материальной) вселенной» глубоко занимали его. Об этом свидетельствует один из друзей Фридмана:

«А. А. Фридман имел редкие способности к математике, однако изучение одного только математического мира чисел, пространства и функциональных в них соотношений не удовлетворяло его. Ему было мало и того мира, который изучается теоретической и математической физикой. Его идеалом было наблюдать реальный мир и создавать математический аппарат, который позволил бы формулировать с должной общностью и глубиной законы физики, а затем, уже без наблюдений, предсказывать новые законы».

И жена Фридмана вспоминала:

«Для него наука и работа были дороже жизни, которую он сжигал во имя идеи и глубокой веры в будущие достижения человеческого разума. Мечта о возможности снестись когда-нибудь с иными мирами, когда человечество сумеет преодолеть силу тяготения, казалась ему осуществимой в недалеком будущем».

Вся жизнь Фридмана — смелая, деятельная, с вечным стремлением прорваться вперед, в неизведанное — так не согласуется с образом погруженного лишь в уравнения математика.

Екатерина Петровна Фридман писала:

«Целый вихрь идей захватывал его с неудержимой силой, и если жажда познания приносила ему и радость и мучение, то творчество было жестоким кумиром, даровавшим ему и великое счастье и глубокую внутреннюю муку, тоску о недоступном.

Он сознавал, что в своем творчестве идет новыми путями, трудными, никем еще не исследованными, и любил приводить слова Данте: „Вод, в которые я вступаю, не пересекал еще никто“.

Но великая радость, которую дает творчество, гордость духа от сознания сил своих и намеченных открытий, слишком часто сменялась отчаянием, муками сомнения и неудовлетворенностью своей работой. Вечное стремление создать большее, найти новое, невозможность одолеть препятствия, сознание одиночества и слабости сил человеческих — вот что создает из истинного ученого „мученика науки“».

О том же и почти теми же словами говорил и Эйнштейн:

«В свете уже достигнутого знания то, что счастливо добыто, кажется почти тривиальным… Но ведущийся ощупью, годами длящийся поиск в темноте, с его напряженным ожиданием, со сменой уверенности и отчаяния и бесконечными прорывами к ясности — все это знает лишь тот, кто сам пережил это».

Здесь, в этих словах, может быть, и лежит ответ. Скорее всего Фридман боялся до конца поверить в свое открытие, боялся утверждать наверняка. Ведь этих «вод не пересекал еще никто». Он, конечно, думал, не мог не думать о связи своей теории с действительным строением мира. В его расчетах не случайно появилась цифра «жизни вселенной» — так близко совпадающая с нынешними данными. Но он с пристрастием оценивал возможности космологии своего времени, боялся переоценить их, когда говорил, что космология находится «в самой младенческой стадии развития».