Барри Паркер - Мечта Эйнштейна. В поисках единой теории строения

К этому времени там уже лежала статья Бонди и Голда, и Бонди, хорошо знакомый с президентом Королевского астрономического общества, договорился о её публикации в кратчайшие сроки. Он также уговорил президента напечатать статью Хойла вскоре после их работы.

Одной из основных трудностей теории устойчивого состояния является образование вещества в расширяющейся Вселенной. Откуда и как во Вселенной внезапно появляется вещество? Образование вещества означает, что Вселенная, т.е. галактики, по сути, постоянно рециклируются, а значит, они должны иметь различный возраст. Некоторые галактики должны быть очень старыми. По теории же Большого взрыва, все галактики появились примерно в одно и то же время (в среднем около 15 миллиардов лет назад).

Согласно темпам образования вещества, средний возраст галактик в теории устойчивого состояния должен составлять около одной трети возраста Хаббла – 6 миллиардов лет. Известно, или по крайней мере принято считать, что нашей Галактике примерно 12-15 миллиардов лет, это не противоречит теории устойчивого состояния. Однако при изучении окружающих нас галактик оказывается, что все они примерно одного возраста; галактик, которые были бы значительно старше, определённо нет, как, по-видимому, нет и галактик моложе 6 миллиардов лет.

Таков был первый аргумент против теории устойчивого состояния. Затем, в 60-е годы обнаружились и другие. Так, астрономы установили, что на далёких окраинах Вселенной в избытке имеются радиогалактики. Поскольку чем дальше смотришь вглубь, тем дальше удаляешься в прошлое, это, должно быть, свидетельствует об эволюции и соответствует теории Большого взрыва, а не теории устойчивого состояния. Сначала эти аргументы не отличались особой убедительностью, и Хойл отстаивал свои взгляды. Но затем у самого горизонта Вселенной были обнаружены квазары, и стало ясно, что теория устойчивого состояния обречена. Окончательный удар был нанесён ей в 1965 году, когда обнаружили микроволновое реликтовое излучение, дошедшее до нас со времён Большого взрыва, причём его температура совпадала с теоретическими расчётами.

Хойл с присоединившимся к нему Дж. Нарликером не сдавались и, пытаясь спасти свою теорию, вводили одну модификацию за другой, однако вскоре у них почти не осталось сторонников. Простота, поначалу свойственная теории, исчезла, но Хойл продолжал её отстаивать. В середине 70-х годов он предложил ещё одну модификацию, основанную на принципе Маха. Это странная и запутанная теория, в которой Вселенная разделена на «отсеки». Хойл утверждал, что никакого взрыва не было, а нам лишь кажется, что он был, так как мы наблюдаем объекты такими, какими они были много лет назад. По мнению Хойла, массы элементарных частиц раньше были гораздо меньше, чем сейчас, и чем дальше заглядывать в глубь Вселенной, тем больше падает масса, пока не наступает конец нашего «отсека». Он и представляется нам Большим взрывом, хотя, по мнению Хойла, это всего лишь то место, где масса становится равной нулю. Он также полагает, что по мере падения массы уменьшается и размер частиц.

Конечно, Хойлу оставалось ещё объяснить, откуда взялось космическое реликтовое излучение, что он и сделал. Он предположил, что это – свет звёзд, дошедший до нас от одной из других вселенных, т.е. из другого «отсека». Общая теория относительности, как уверяет Хойл, становится непригодной только далеко от границы, а поскольку она справедлива, мы должны быть весьма близко к границе «отсека».

На Хойла и его коллег, занимавшихся разработкой теории устойчивого состояния, сильное влияние оказала статья, написанная несколько раньше Полем Дираком. Дирак показал, что некоторые безразмерные отношения фундаментальных констант равны 10 -40. Он предположил, что это должно иметь какое-то значение, но чтобы сохранить статус-кво, Дираку пришлось ввести изменяющуюся гравитационную постоянную G .

Некоторые из так называемых космических чисел на самом деле были введены задолго до Дирака. Эддингтона в конце жизни зачаровали аналогичные соотношения, на их базе он построил единую теорию, которую назвал фундаментальной (вкратце о ней речь шла раньше). Большинство учёных считает теперь, что Эддингтон дал маху, а вот работу Дирака по-прежнему воспринимают всерьёз.

Дирак закончил Бристольский университет в 1925 году со степенью бакалавра по электротехнике. Получив диплом, он усомнился в том, что способен стать инженером-электриком, и в том, правильно ли он выбрал профессию. Поняв ошибку, он вновь поступил в колледж, на этот раз Сент-Джон в Кембридже, где стал изучать математику. Однако вскоре он заинтересовался физикой и узнал о крупных открытиях в области квантовой теории, которые совершались тогда в Европе; квантовая теория полностью захватила его. Плод этого увлечения Дирака – независимая формулировка квантовой механики, которая позволила пролить свет на две, казалось бы, различные теории, предложенные ранее. Дирак показал, что на самом деле это две разновидности одной и той же теории. Позднее он вспоминал это время как самое интересное в своей жизни.

В 1937 году Дирак начал работать над космическими числами. (Говорят, что первую статью на эту тему он написал в медовый месяц.) Эти числа представляют собой безразмерные отношения фундаментальных констант, таких как заряд электрона e , постоянная Планка h , гравитационная постоянная G и скорость света c . Одно их множество, связанное с микромиром, называется No.1, другое, связанное с макромиром, No.2. Поразительно, что отношения чисел в No.1 и No.2 имеют порядок 10 40.

Естественно, тут же возникает вопрос: что это – совпадение или нечто большее? Иногда кажется, что здесь есть какой-то смысл и открывается связь между микро- и макромиром, а значит, между общей теорией относительности и квантовой механикой.

Но прежде всего нужно убедиться в том, что константы действительно неизменны. В некоторые из них входит величина L , связанная с размером Вселенной, a L должно меняться, поскольку, как известно, Вселенная расширяется. Дирак был убеждён, что истинной константой является число 10 40, а так как L меняется, то, чтобы это число осталось неизменным, должно соответственно меняться что-то ещё. Он предположил, что изменяется гравитационная постоянная G . Исходя из этого, он сформулировал свою космологию, но вскоре обнаружилось, что она противоречит наблюдениям и от неё пришлось отказаться.

В 1947 году работой Дирака заинтересовался немецкий физик П. Йордан, который построил теорию, основанную на общей теории относительности. В ней допускалось рождение частиц, но вскоре выяснилось, что теория не лишена недостатков, и от неё также пришлось отказаться. Позже аналогичную теорию предложили Бранс и Дикке.