Чем мир держится?
Шрифт:
Поскольку аналогичных Плутонии полостей нет не только в нашей планете, но, насколько мы можем судить, ни в одной из планет Солнечной системы, ни даже ни в одном из массивных тел большою космоса, на данный вывод из теории тяготения Ньютона можно, казалось бы, не обращать внимания. Ан нет! Эффект, который Обручеву пришлось «забыть», играет огромную роль во Вселенной, и знание его открыло ученым глаза на многое в строении нашего мира. Потому что это правило (действующее во всю свою силу и в общей теории относительности) справедливо не только внутри сферической оболочки, но всюду, где силы тяготения, действующие, так сказать, с разных сторон, взаимно компенсируются и тем самым исчезают для соответствующим образом расположенного тела.
Известный уже нам американский физик Р. Дике пишет: «Во Вселенной нет таких огромных сферических полостей, но мы можем их себе представить,
Каков, однако, мысленный эксперимент! Не говоря уже о том, что ученый свободно оперирует целыми галактиками — великолепна сама оговорка, что объем (вмещающий группы галактик!) не должен быть «слишком большим».
Эта мысленная операция показывает, что можно «затем» рассматривать гравитационное взаимодействие «возвращенных на место» галактик только как притяжение их друг к другу, считая, что все остальное вещество Вселенной на них не действует.
Тогда каждая галактика, расположенная в этой сфере, притягивается к центру сферы, как если бы именно в ней было сосредоточено все вещество этой области (примерно так же, как герои «Плутонии» притягивались бы к внутреннему Плутону).
Как известно, Метагалактика расширяется, галактики разбегаются, причем расширяется Метагалактика равномерно. Так же равномерно будет расширяться и эта часть Вселенной, наша «сфера с галактиками», причем гравитация сдерживает их разлет, все уменьшая его скорость. Раньше или позже (сроки здесь должны в конечном счете определяться средней плотностью материн в сфере) скорость разлета будет полностью погашена, движение галактик от центра сферы прекратится. Начнется их обратное движение — к центру…
Мысленно выделенная сфера служит здесь моделью Метагалактики. При определенном, сравнительно малом значении средней плотности материи в Метагалактике расширение ее должно оказываться бесконечным; однако большинство физиков, работающих в данной области, полагают, что реальная плотность материи в нашем мире больше этой величины и на смену расширению неизбежно придет сжатие — гравитационный коллапс нашей системы мира.
Научные истины всегда парадоксальны, если судить на основании повседневного опыта, который улавливает лишь обманчивую видимость вещей.
Сама же черная дыра нередко рассматривается как модель Метагалактики в момент, предшествовавший тому «первовзрыву», что состоялся, по мнению современных космологов, десять — двадцать или еще больше миллиардов лет назад. Мы, правда, мало знаем пока о черных дырах, вплоть до того, что не уверены до конца в их реальности. И совсем уж мало известно нам о состоянии Метагалактики до того, как она начала расширяться.
Но не случайно же в лабораториях взрывников моделями динамитных и иных зарядов стали раздувающиеся резиновые шарики! Внешняя, и не только внешняя, разница между моделью и тем, что моделируется, бывает очень велика. Порою так велика, что поневоле вспоминается древняя китайская притча о поисках лучшего коня в мире. Императорский эксперт по лошадям был уже слишком стар и рекомендовал поручить эти поиски своему младшему товарищу. Тот, объездив страну, сообщил, где именно находится лучшая лошадь империи. Его спросили, как она выглядит. Ответ был: это гнедая кобыла. За лошадью поехали и обнаружили в указанном месте вороного жеребца. Император предъявил претензии старику-эксперту. А тот пришел в восхищение — его протеже, оказывается, умеет не обращать внимание на случайное и поверхностное, а видит суть. И действительно, вороной жеребец был лучшим конем в поднебесной…
Дж. Уилер в своей работе «За границей времени» объявил, что парадокс коллапса — величайший кризис в физике за все времена. Физик в этой своей работе становится поэтом, воспевающим не столько даже науку, сколько противостоящую ей поразительную Вселенную.
«Вселенная, — пишет Уилер, — начинает свое существование из сверхплотного и сверхгорячего состояния, расширяется до максимальных размеров, а затем вновь сжимается и коллапсирует: никогда не делалось предсказания, внушающего такой же благоговейный страх, как это. Оно нелепо и абсурдно. Эйнштейн и сам не мог поверить в свой вывод. И только наблюдения Хаббла заставили его и научную общественность отказаться от концепции Вселенной, которая, не меняясь, существует бесконечно долго».
Мало того, что Вселенная схлопывается, как отдельная звезда, становящаяся черной дырой, из уравнений еще и следует, что плотность
массы-энергии растет неограниченно, материя должна собраться в одной точке…Неужели же физика предрекает «конец» Вселенной, как когда-то обнаружила ее «начало»?
Нет, «физика продолжается дальше, хотя бы по той простой причине, что физика по определению — это то, что существует вечно, несмотря ни на какие призрачные изменения во внешних проявлениях реальности».
Слово «физика» в данном случае, судя по всему, равнозначно слову «материя».
Сравнительно недавно физики открыли процесс расширения Метагалактики из сверхплотного «первояйца». Их спрашивали, что было до него? А они вспоминали, как один из святых ответил на вопрос: «Чем занимался бог до создания мира?» Святой вышел из положения: бог, дескать, создавал ад для тех, кто задает такие вопросы. Остроумно. Но не убедительно. И во всяком случае ответ такого сорта — признание беспомощности физики. О, конечно, для науки — достоинство, когда она умеет оценить пределы своего знания. Но расширение его пределов — долг науки.
Вспоминается история с другим коллапсом — электрическим, с другой ситуацией, в которой физикам на некоторое время стало казаться странным, как мир вообще может существовать, почему самое обычное вещество сохраняет свое состояние. Этот кризис начался в 1911 году, когда интерес общества к физике был гораздо менее развит, поэтому катастрофа, угрожавшая веществу, прошла бесследно для большей части человечества, тем более, что вскоре разразилась первая мировая война. Между тем кризис был весьма серьезным. Эрнест Резерфорд обнаружил экспериментально, что вещество состоит из отдельных положительных и отрицательных зарядов. Сегодня мы в школьном учебнике читаем, что в каждом атоме есть положительно заряженное ядро и отрицательно заряженные электроны, и не пугаемся, хотя знаем, что противоположные заряды притягиваются. Квантовая механика объяснила, почему электроны не падают на ядро. Но в 1911 году квантовой механики еще не было. По всем известным тогда законам отрицательные частицы должны были сблизиться и соединиться с положительными. Электрический коллапс выглядел неизбежным — и не происходил. Из решения парадокса электрического коллапса (вернее, парадокса его отсутствия) родилась модель атома Нильса Бора и в конечном счете квантовая механика в целом.
Что дает физике парадокс гравитационного коллапса? Чем значительнее парадокс, тем к большим результатам должно привести его разрешение. На повестке дня — не только судьба вещества, но и судьба самой Вселенной.
Что, кажется, страшнее, чем смерть, для человека, звезды, Вселенной? Но за «смертью» Вселенной неизбежно должно следовать новое ее рождение, процесс, в котором снова неизбежно будут порождены звезды, планеты, жизнь, разум.
Смотрите: гравитационный коллапс звезды, заканчивающийся ее превращением в черную дыру, ведет к поразительному обеднению звезды. Она теряет на этом пути большинство своих отличительных признаков. Получилась черная дыра из вещества или антивещества, из звезды или из облака излучения, из большой звезды или из относительно небольшой поначалу, но захватившей достаточное количество фотонов, — понять по черной дыре ее прошлое, определить ее происхождение невозможно. Но у черной дыры все-таки останется масса, электромагнитный заряд, момент количества движения. Три характеристики из многих и живых звезд… Однако коллапсирующая Вселенная должна потерять и заряд, и массу, и момент движения — точнее, они потеряют в ней свой физический смысл. И все же… И все же начинается новый цикл, сжатие сменяется расширением.
«…Единственная разумная картина следующая: Вселенная в период коллапса либо преобразуется, либо превращается, либо переходит, либо воссоздается вероятным образом от одного цикла своей истории к другому», — пишет Уилер, поясняя, что, по его мнению, Вселенная скорее всего не столько преобразуется, сколько воссоздается. Элементарные частицы — реликт, ископаемое, оставленное нам в наследство последним гравитационным коллапсом. Если все электроны во Вселенной, сегодня или десять миллиардов лет назад, все, где бы они ни находились, одинаковы, то из этого можно сделать вывод, что при каждом очередном коллапсе Вселенной, в каждом цикле ее развития должны среди других частиц рождаться электроны, идентичные сегодняшним. То же относится, по Уилеру, ко всем остальным частицам. Сильное предположение? (В физике это словосочетание имеет свой четкий «внутриведомственный» смысл. Предположение находят тем более сильным, чем меньше доводов в его пользу.) Да, конечно, сильное. Но ведь Уилер и употребляет тут выражения типа «по-видимому», «наиболее разумно»…