Глеб Анфилов - Бегство от удивлений

Почему же вышло так нескладно? Могло ли сразу получиться лучше?

Наверное, не могло. Не мог Эйнштейн дать другого решения. Видимо, даже он, ниспровергатель абсолютов классики, не был способен сразу отречься от бесспорной, как тогда казалось, очевидности — монументального покоя звездной Вселенной.

Причинам к такому отказу неоткуда было взяться. Их не давала астрономия, всюду в космических далях она находила неподвижность, подтверждая древнюю веру людей в монументальную неизменность мироздания. Эта вера, продиктованная памятью бесчисленных поколений, подкрепленная каждым взглядом на небо, стала аксиомой. Может быть, самой прочной и живучей аксиомой.

Отсюда, от этой твердой убежденности, и сделала первый шаг релятивистская космология. Другого пути никто не видел. Лишь задним числом, значительно позднее, профессор де Ситтер признал, что в ту пору «смутно чувствовалась» ограниченность такого подхода.

Но далее последовали новые шаги.

Мало-помалу идеи, метод Эйнштейна ушли из-под контроля гениального первооткрывателя, зажили новой, более свободной жизнью. И как закономерное следствие, в конце концов из уст исследователей прозвучал решительный отказ от аксиомы неподвижности мироздания.

Эволюция взглядов, правда, длилась долго. Лишь в наши дни окончательно пала крепость всемирной неподвижности.

А первый удар по ней нанес еще в двадцатые годы замечательный советский ученый Александр Александрович Фридман.

О нем, о его идеях — отдельный рассказ.

Кто такой Фридман?

Математик ответит:

О, это тот, что еще гимназистом опубликовал серьезное исследование, автор бесчисленных математических работ...

Метеоролог скажет:

Кроме того, он — создатель превосходной теории атмосферных циклонов, видный геофизик, организовавший и .возглавивший у нас службу погоды. Отличный организатор, человек заразительной активности...

Летчик добавит:

Фридман был в рядах первых авиаторов, он энтузиаст воздухоплавания, участник рекордного исследовательского подъема на высоту 7400 метров. Вторым участником был знаменитый Федосеенко, погибший впоследствии вместе с двумя товарищами при штурме 22-километровой высоты...

Астроном или физик-теоретик заключит:

Все это так. Но главная заслуга Фридмана — его работы в области космологии.

Да, этот человек был многогранен, разносторонне талантлив, очень деятелен. По складу характера — прямая противоположность Эйнштейну. Вместо заветной эйнштейновской тишины и уединения, вместо «башни из слоновой кости» (по мнению Эйнштейна — идеальное место для научной работы) у Фридмана — корзина аэростата, директорство в Аэрологической обсерватории, яростное воспитание молодых ученых. Он расценивал эту свою черту как недостаток, как склонность разбрасываться. Нарочно ограничивал себя, сдерживал в рамках главной увлеченности, которой считал геофизику атмосферы, теоретическую метеорологию. И сделал в этой области немало.

Но судьба распорядилась так, что самым высоким и прочным памятником Фридману стала именно побочная его работа, родившаяся из непреодолимого интереса к глубинной проблеме теоретической физики — релятивистской космологии. Верный поклонник и тонкий знаток общей теории относительности, Фридман сумел по-своему решить эйнштейновскую систему мировых уравнений. В 1922 году он начал публиковать работы, в которых избавил релятивистский мир от окаменелого покоя, создал общепринятую ныне теорию расширяющейся Вселенной.

Он рано и нелепо умер — от брюшного тифа (в 1925 году, в возрасте 37 лет), ровно через два месяца после уникального и рискованного подъема на аэростате. И долго имя его как космолога оставалось в тени, потому что очень уж парадоксальной казалась выдвинутая им идея. Слава пришла к нему через несколько десятилетий после смерти.

Как шел Фридман к своей теории, придется умолчать. Уместен лишь упрощенный пересказ логической канвы.

По Эйнштейну, из системы десяти мировых уравнений, написанных для Вселенной с «киселем» вещества (равномерным космологическим субстратом), удается извлечь одно. Левая его часть представляет собой произведение двух математических выражений, правая же, как положено в любых уравнениях, есть нуль. С начальных уроков алгебры вам известно: когда произведение равно нулю, обязательно равен нулю один из сомножителей. Вопрос заключается в том, какой именно. Какой сомножитель приравнять нулю?

Тут-то Эйнштейн и сделал выбор между движением и неподвижностью, отдав предпочтение последней. Он приравнял нулю тот из сомножителей, где содержалась величина, связанная со скоростью изменения средней плотности мировой материи. И отсюда, с помощью космологической постоянной, извлек свою модель стационарного замкнутого мира, ту самую, что оказалась потом шаткой и ненадежной.

Фридман же, допустив в принципе нестационарность Вселенной, приравнял нулю другой сомножитель. И получил целый класс новых, неожиданных решений. Все они представляли собой математические функции, изменяющиеся с течением времени.

Здесь законен вопрос: а какого времени? Ведь если материи во Вселенной позволено двигаться, то, надо думать, и времени разрешено претерпевать изменения вместе с движущейся материей — как того требует теория относительности. Можно ли тогда соблюсти строгость, рассуждая об изменении Вселенной в каком-то одном, едином времени? Не возрождается ли ньютоновская абсолютность?

Да, можно. Нет, не возрождается.

Положение спасает эйнштейновский моллюск — деформирующаяся система отсчета. В каждой точке однородной, лишенной крупных потоков и вихрей, Вселенной мы вправе представить себе моллюск, неподвижный относительно ближайших космических окрестностей — так называемые сопутствующие координаты. В них последовательность мировых событий едина. А потому каждый наблюдатель, покоящийся относительно сопутствующих координат, может пользоваться собственным временем для всей Вселенной. Строение и поведение моллюска как раз и дает космологическую модель мира.

Фридмановские модели не могли не двигаться. Мир с необходимостью обрел динамизм. Как же решался вопрос о его конечности или бесконечности?

Допускались обе эти возможности — дело зависело от средней плотности материи. При большой средней плотности вышел мир конечный и пульсирующий, как сердце. Такова закрытая космологическая модель Фридмана. А при малой средней плотности из уравнений вставала открытая модель — бесконечная, способная либо расширяться, либо сжиматься. Причем во всех случаях тем быстрее, чем дальше от наблюдателя.