По следам бесконечности

Надо перестроить ряды, перегруппировать силы, подготовить себя к грядущим открытиям. Надо многое осмыслить, задуматься…

А задуматься есть над чем. Подтвердились многие предсказания, казалось бы, совершенно абстрактных астрофизических и космологических теорий. Было обнаружено реликтовое излучение, существование которого вытекало из теории расширяющейся Вселенной. Были открыты предсказанные более 30 лет назад физиками-теоретиками нейтронные звезды, в каждом кубическом сантиметре которых вмещается около 100 миллионов тонн вещества.

Эти и другие подобные открытия укрепили авторитет существующих теорий, подтвердили, что они верно отражают закономерности реального мира.

Но, с другой стороны, были обнаружены и такие явления, которые не только не находят себе объяснения в рамках существующих теорий, но с их точки зрения, пожалуй, вообще не должны были бы происходить. Расширяющиеся звездные скопления — звездные ассоциации, взрывающиеся галактики, вспышки красных карликов, источники чудовищной энергии — квазары.

— Если бы лет десять назад, — заметил московский астрофизик доктор физико-математических наук Игорь Дмитриевич Новиков, — какому-нибудь физику описали свойства квазаров, он, не задумываясь, заявил бы, что такие объекты в природе вообще не могут существовать.

А квазары существуют. Существуют, но до сих пор не находят себе удовлетворительного объяснения.

Далеко не все проблемы решены и современной космологией.

— В настоящее время самая общая физическая теория — это общая теория относительности. Однако несмотря на свою логическую стройность и безупречность, эта теория не свободна от затруднений, — говорил с трибуны второго Всесоюзного совещания по философским вопросам современного естествознания А. Л. Зельманов. — Обычно думают, что тут нет никаких проблем. Это заблуждение. Проблемы есть. В частности, и такие, которые вообще заведомо не могут быть разрешены в рамках общей теории относительности. Это относится к области космологии. Вселенная в целом существует в единственном экземпляре. Поэтому любая конкретная космологическая теория не может давать для нее больше одной модели. Теория может вообще не давать модели, но уж если дает — она должна быть единственной. Общая теория относительности этому требованию не удовлетворяет, потому что ее основные уравнения — это дифференциальные уравнения, имеющие множество решений. Отсюда и множество моделей. Таким образом, общая теория относительности не настолько обща, чтобы правильно решить вопрос о модели Вселенной в целом. Моделей должно быть или ноль, или одна. Если две — это уже плохо, а их бесчисленное множество. Видимо, решение этой проблемы будет достигнуто лишь в более общей физической теории.

— Было бы ошибочным думать, — заметил в одном из своих выступлений академик В. Амбарцумян, — что мы уже знаем все об окружающем нас мире. Мир устроен совсем не так просто, как нам хочется. Он бесконечно разнообразен, и поэтому на каждом этапе развития науки наши знания представляют собой лишь определенную степень приближения к истинной его картине. Но всякий раз новые наблюдения расширяют эти представления. Так было и так будет всегда.

По мнению академика Амбарцумяна, в астрономии уже сейчас происходит революция.

Вторая половина XX столетия вооружила астрономию принципиально новыми методами исследования Вселенной от радиотелескопов до космических кораблей и автоматических межпланетных станций. Благодаря этому астрономия, которая до недавнего времени была исключительно оптической наукой и получала всю информацию о Вселенной путем исследования светового излучения космических объектов, очень быстро становится всеволновой наукой. Соответственно неизмеримо расширился диапазон тех сведений, которые мы получаем о космических явлениях. Появилась возможность добывать уникальную информацию о физических процессах во Вселенной.

Не случайно многие известные физики проявляют все больший интерес к астрономии, как к источнику все новых и новых уникальных данных о фундаментальных закономерностях движения и строения материи. Они считают, что именно астрофизика рождает новую физику.

В частности, недавно умерший выдающийся советский физик академик Л. Арцимович прямо заявил в печати, что будущее в естествознании принадлежит астрофизике.

Изучение космических явлений уже привело к открытию целого ряда фактов, которые потребовали существенного пересмотра прежних представлений. Если в свое время считалось, что во Вселенной преобладают чрезвычайно медленные и плавные процессы, то теперь стало ясно, что многие фазы развития материи в космосе резко нестационарны и носят характер взрыва, дезинтеграции, рассеяния. И подобная нестационарность проявляется в космических явлениях самых различных масштабов.

Сегодня в центре внимания астрофизиков оказались нестационарные объекты, где за короткие по астрономическим масштабам промежутки времени совершаются качественные превращения материи.

Но физическая природа этих процессов пока еще остается неясной. И вполне возможно, что их изучение приведет к открытию принципиально новых физических закономерностей.

Одним словом, наука о Вселенной явно стоит на пороге новых кардинальных открытий. Если говорить военным языком, ведется подготовка к очередному генеральному наступлению. Анализируется и обобщается опыт предшествующих кампаний, тщательно исследуются и оцениваются данные разведки, ведутся разведывательные бои на наиболее ответственных участках, намечаются главные направления предстоящего наступления.

Да, не родилась еще новая физическая теория, более общая, чем теория относительности. Но наука о Вселенной и, в частности, об ее геометрических свойствах, отнюдь не стоит на месте. Добываются неизвестные ранее результаты, прокладываются новые пути, ученые еще и еще раз возвращаются к обсуждению наиболее острых проблем, взвешивают все возможности, стараются осмыслить ситуацию с философских позиций.

И происходит это не только в стенах научно-исследовательских институтов, на семинарах и конференциях, в научных публикациях, но и в личных беседах, в обсуждениях и дискуссиях на страницах научно-популярных журналов, в ответах на письма любознательных любителей астрономии.

И все это совершается в наши дни, на наших глазах.

«Красное без расширения?»

На первых порах разбегание галактик и расширение Вселенной казалось настолько невероятным, что очень многие исследователи пытались найти красному смещению в спектрах звездных островов какое-либо иное, так сказать, не космологическое объяснение.

Другими словами, предпринимались всевозможные попытки объяснить сдвиг линий в спектрах галактик не эффектом Доплера, а какими-то иными физическими причинами.

Однако все усилия подобного рода так и не принесли успеха. И расширение Вселенной стало для подавляющего большинства ученых общепризнанным фактом.

Но тем не менее время от времени эта проблема вновь воскресает из небытия. И тогда в очередной раз вспыхивают жаркие споры. Быть может, и не совсем бесплодные, хотя всякий раз они неизменно приводят к одному и тому же результату. Но само обсуждение может оказаться полезным; оно помогает отточить аргументы, уточнить позиции, лучше осмыслить общую ситуацию.

…В редакцию научно-популярного журнала пришел известный ученый. Член-корреспондент Академии наук.

— Хоть я не физик и не астроном, — сказал он, — но я хочу еще раз вернуться к проблеме красного смещения.

— Что вы имеете в виду? — настороженно осведомился редактор, не зная, чего ожидать — сенсации или очередной полемики вокруг довольно скользкого вопроса, всегда чреватой нежелательными хлопотами и непредвиденными неприятностями.

— Видите ли, — пояснил член-корреспондент, — в последнее время на страницах газет и научно-популярных изданий теория расширения Вселенной преподносится как научно доказанный факт. Я уже не говорю о специальных работах, где такая трактовка красного смещения стала обычным делом. Хотя бы в книге Зельдовича и Новикова «Релятивистская астрофизика». Между тем, на мой взгляд, расширение Вселенной не только не доказано, но имеется целый ряд весьма серьезных сомнений по этому поводу.