Текст книги "Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени"

Автор книги: Анатолий Бич

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 21 страниц)

3.2. Космология и астрофизика: альтернативный взгляд

Сегодня общепринятым считается космологический принцип, согласно которому Вселенная не статична, но однородна и изотропна в любую космологическую эпоху.

К такому представлению ученые пришли не сразу. Еще в 1917 г. Эйнштейн полагал, что Вселенная статична, однородна и изотропна. Вот что пишет проф. Джайант Нарликар из индийского Тата-института фундаментальных исследований в Бомбее: «Смысл этих терминов легко пояснить на примере. Представим себе, что галактики – это своеобразные наблюдательные пункты… однородность Вселенной означает, что, из какой бы галактики мы ни смотрели на Вселенную, она одинаково выглядит. Изотропия означает, что если смотреть на Вселенную из произвольной галактики, то в больших масштабах она одинаково выглядит во всех направлениях (т. е. обладает одинаковыми свойствами. —А.Б.).

И, наконец, в статичной Вселенной отсутствуют крупномасштабные систематические движения ее составных единиц – галактик. Иными словами, Вселенная выглядит одинаково в любой момент времени… Обратите внимание, что первое свойство согласуется с идеей Коперника: ни одна область во Вселенной не имеет выделенного положения. Второе свойство делает равноправными все направления, а третье – все моменты времени (выделено мною. – А.Б.)» {50}.

Проблема, однако, заключалась в том, что Эйнштейну никак не удавалось решить свои знаменитые уравнения тяготения так, чтобы решение соответствовало его космологической модели. «И тогда он видоизменил уравнения, предположив, что в природе существует еще один новый тип сил отталкивания» между любыми двумя массами…

…Эйнштейн решил уравнения, показав, «каким образом распределение материи определяет характерные черты неевклидовой геометрии Вселенной».

Но оказалось, что привлечение в уравнения Эйнштейна дополнительных сил отталкивания позволяет иметь и другие решения его уравнений. В том же 1917 г. нидерландский астроном де Ситтер предложил свое решение и свою модель пустой, однородной и изотропной, но уже расширяющейся (не стационарной) Вселенной. В 1924 г. советский математик А А. Фридман предлагает свою модель: Вселенную, заполненную материей, однородную и изотропную. Решение Фридмана (как и Ситтера) показало, что Вселенная расширяется. Точнее, они создали модели, в которых Вселенная расширяется.

Идея расширяющейся Вселенной необыкновенно быстро стала господствующей. Этому способствовали несколько обстоятельств. Во-первых, сам Эйнштейн отказался от своей модели в пользу нестатичной модели Фридмана, а во-вторых, этому помогло привлечение эффекта Доплера[27]27
  27 Эффект Доплера применительно к излучению показывает, что если излучающий объект удаляется от нас, то длина излучаемой им волны будет казаться нам увеличенной и сместится к красному концу спектра (красное смещение); если же излучающий объект приближается, то длина излучаемой им волны будет восприниматься как укороченная и тут будет проявляться эффект синего смещения. Напомним читателю: если у спектральной линии с нормальной длиной волны Х <sub>наблюдается волна X, то красное смещение Z = (λ – λ)/ λ


[Закрыть]</sub> для объяснения красного смещения в спектрах излучения далеких небесных объектов. Этот эффект как бы неопровержимо подтверждал, что галактики разлетаются друг от друга, при этом вскоре было установлено, что скорость удаления галактик тем больше, чем дальше они от нас находятся (Хаббл, 1929).

Итак, сегодня общепринятым считается, что Вселенная не статична (расширяется), однородно заполнена веществом и проявляет одинаковые свойства во всех направлениях.

Для нас особенно важно, что космологический принцип также допускает, что Вселенная выглядит одинаково в любой момент времени (выделено мною. – А.Б.), из какой бы галактики на нее ни смотрели.

Из этого последнего утверждения космологического принципа следуют два фундаментальных (но различных по сути) положения:

1. Время во Вселенной однородно во всех направлениях.

2. Темп времени во Вселенной одинаков во все космологические эпохи.

Последнее утверждение совсем не очевидно, и, тем не менее, современная космология как будто не сомневается в том, что темп времени, присущий Метагалактике, не претерпевает никаких изменений в процессе эволюции Вселенной.

Как согласуются эти утверждения, принятые как аксиомы традиционно мыслящим большинством, с нашей гипотезой неоднородного времени?

Казалось бы, противоречие явное и положение наше безнадежно, ибо «совершенный космологический принцип» узаконивает существование во Вселенной единого мирового или даже единого универсального времени, как бы изначально и навсегда присущего Вселенной.

И это представляется нам, осторожно выражаясь, несколько странным. Во всяком случае, картина получается любопытная: несмотря на почти всеми принятое положение теории относительности о том, что время каждого тела, в общем случае, зависит от гравитации и системы отсчета (скорости), и, таким образом, каждое тело обладает относительным собственным временем, и говорить вообще о времени каждого тела не имеет смысла (в том числе и по причине фактической неоднородности гравитационного поля). Несмотря на это, уживается представление о как бы едином в мировом масштабе времени, и тут уже время у всех тел принимается как бы одинаковым вне зависимости от времяформирующих факторов, принятых в теории относительности. Это странно, но, будем объективны, некоторые основания для такого утверждения есть, если рассматривать огромные объемы Вселенной.

В самом деле, представим себе, что некие тела, обладающие такими внутренними свойствами, как масса и энергия покоя, находятся в исчезающе слабом гравитационном поле, скорость их движения мала по сравнению со скоростью света, а выбранная система отсчета также находится в слабом гравитационном поле, да к тому же среди самых отдаленных галактик. Все наши тела, рассматриваемые относительно такой системы отсчета, практически неподвижны. Зададим себе вопрос: какое у этих тел время? В соответствии с теорией относительности ответ, очевидно, должен быть таким: их время равно времени выбранной системы отсчета…

И тогда как бы получается, что представление о едином времени мы можем распространить на различные части Вселенной. Так возрождается или, лучше сказать, продолжает теплиться представление о том, что время в мировом масштабе – это некоторая (как бы) субстанция, правда, теперь уже не неизменная, не абсолютная в своих проявлениях, и слово «субстанция» уже не произносится, но время все еще остается как бы одинаковым изначально (до своих проявлений через факторы относительности). Так и тянется ниточка назад от нынешних философов-физиков до Эйнштейна, от Эйнштейна через Ньютона к Аристотелю и до Анаксимандра, жившего 2600 лет назад (какой все-таки молодец этот Анаксимандр!).

Это представление и нашло отражение в космологическом принципе. Эгуже идею о том, что Вселенная однородна по времени, как однородна и по веществу, Фридман и принял как допущение, когда предложил модель расширяющейся Вселенной. Как пишет проф. Нарликар: «Фактически однородность и изотропия моделей Фридмана позволяет ввести (?! – А. Б.) единое мировое время. Два наблюдателя, находящихся в разных галактиках, могут синхронизировать ход своих часов, сравнивая физические свойства в своих окрестностях. Например, они могут отождествить моменты времени, когда плотности материи имеют одинаковое значение около обоих наблюдателей» {50}.

Обратите внимание, что и тут говорится, по существу, о сравнении внешних условий – о влиянии гравитации на часы двух наблюдателей – и, конечно, такого времяформирующего фактора, как внутренняя энергия, тут нет. Казалось бы, явное противоречие с нашей концепцией и, кажется, ничего не остается, кроме как поднять вверх руки, ибо противостоять такой компании (от Анаксимандра до Эйнштейна) невозможно.

Но противоречие это в значительной мере кажущееся, во всяком случае, неполное. Космологический принцип утверждает Вселенную, однородно заполненную веществом, проявляющую одинаковые свойства во всех направлениях. Возможно, это так, если смотреть на Вселенную как бы со стороны, если сопоставлять огромные объемы. Правда, с этим ограничением так уже свыклись, что само ограничение, а в нем суть принципа, начало как бы забываться. Согласимся и мы, что Вселенная однородна и изотропна в больших размерах – формально с этим приходится соглашаться, ибо астрофизики (в значительной мере условно) считают однородным объемом во Вселенной куб со сторонами в один миллион световых лет.[28]28
  28 Световой год – это расстояние, которое проходит луч света, движущийся со скоростью -300 тыс. км/с, за 1 год.


[Закрыть]

Как же быть с гипотезой локально-когерентного времени, если она отвергает положение космологического принципа о том, что время во Вселенной однородно? Так ли безнадежно наша гипотеза противоречит этому положению?

Да, мы теперь знаем, что время локально-когерентно, т. е. проявляет одинаковые свойства только в пределах отдельных локальностей. Но мы также знаем, что оно квазикогерентно в каждой системе, а ведь каждая система входит в систему высшего порядка, в которой время, в свою очередь, квазикогерентно. Таким образом, в конечном счете, время во Вселенной в больших объемах усредненное и в этом смысле его можно считать в какой-то мере однородным и даже тем самым единым мировым, которое принял Фридман и с которым, как ни странно, согласился Эйнштейн.

В утверждении, что время во Вселенной усредненное и в рамках нашей гипотезы есть, конечно, натяжка, но не большая, чем в космологическом принципе, когда его допускают к применению к конечным объемам Вселенной, в нем не больше противоречий, чем противоречив сам космологический принцип. Значительно больше противоречий у нашей гипотезы с тем следствием космологического принципа, где утверждается (не очень уверенно), что темп вселенского времени одинаков в любую космологическую эпоху. Точнее сказать, наша гипотеза и эта часть космологического принципа противоположны по смыслу.

Прежде чем продолжить разговор о том, одинаково ли время в различные космологические эпохи, конкретизируем некоторые понятия.

Что происходит со светом, когда его источник удаляется (эффект Доплера) со скоростью Кот наблюдателя? Наблюдатель регистрирует свет (и это мы уже знаем) с большей длиной волны, чем излучает источник, и при этом длина волны увеличивается пропорционально величине, равной 1 + Z, где Z – величина красного смещения, зависящая от соотношения скоростей источника света и скорости света в вакууме. Далее, приращение длины волны, вызванное движением источника, определяется соотношением

Известны науке и другие типы красного смещения. Например, так называемое гравитационное. Обусловлено оно тем, что излучают массивные гравитирующие тела, точнее, когда испускается световой луч из области сильного гравитационного поля, а регистрируется в области с относительно слабым (такова Земля).

Эффекты всех типов красного смещения, в том числе гравитационного, обычно незначительны по величине по сравнению с доплеровским и не носят массового характера. Именно поэтому главным виновником красного смещения линий спектра считается удаление излучающего объекта. Никаких других причин, которые могли бы альтернативно объяснить красное смещение в спектрах излучения галактик, кроме скорости удаления самих галактик, ученые сегодня не видят.

Установлено, что если красное смещение мало по сравнению с единицей, то источник излучения удаляется от нас со скоростью V=CZ.

Хаббл обнаружил также, что красное смещение тем больше, чем слабее светимость галактики. Но, может быть, самое интересное, что установил Хаббл, так это то, что красное смещение и скорость удаления галактик увеличиваются с ростом расстояния до галактик: V=CZ=HD (где D – расстояние; Н – постоянная Хаббла, которая показывает, как изменяется скорость объекта на один миллион световых лет расстояния).

Итак, практически в течение одного десятилетия идея расширяющейся (нестационарной) Вселенной и зависимость красного смещения в спектрах излучения галактик от скорости их удаления, взаимно обосновывая друг друга, стали общепризнанными.

Правда, в последние десятилетия все чаще раздаются голоса тех, кто сомневается, что был Большой взрыв и что Вселенная расширяется именно по этой причине.

Существует хорошо аргументированная концепция стационарного состояния Вселенной, разработанная X. Бонды, Т. Гол– дом, Ф. Хойлом в 1948 г. Согласно этой теории, Вселенная всегда и везде неизменна, галактики друг от друга разлетаются, но одновременно во Вселенной возникает новое вещество. (Правда, по свидетельству С. Хокинга, впоследствии авторы добровольно отказались от своей гипотезы.)

По-прежнему актуальна идея нулевой Вселенной (Трайон и Кэри), в соответствии с которой Большого взрыва вообще не было, но Вселенная расширяется за счет образования новых масс как в межгалактическом пространстве, так и в центральных частях космических макротел. При этом сумма масс и потенциальной энергии во Вселенной всегда равна нулю.

Наша гипотеза, утверждающая, что время каждого материального субъекта Вселенной зависит не только от причин, принятых в теориях относительности, но и от интенсивности энергии внутренних процессов, присущих каждому субъекту Вселенной, приводит к удивительным следствиям.

Вначале, однако, послушаем известного астрофизика Нарликара. Вот что он пишет в своей «Неистовой Вселенной» {50}: «В момент Большого взрыва и постоянная Хаббла, и средняя плотность вещества были бесконечно велики. По мере расширения Вселенной оба параметра монотонно уменьшаются… пусть ρρ – средняя плотность вещества сегодня, а r – средняя плотность вещества в момент, соответствующий красному смещению тогда ρ = ρ_ρ (1 + Z)³. Таким образом, если, например, мы наблюдаем галактику с красным смещением Z = 1, то мы видим ее в момент, когда средняя плотность вещества во Вселенной была в восемь раз больше, чем сейчас. Чем дальше мы смотрим в прошлое, тем больше значение Z, а следовательно, больше и значение ρ».

Далее Нарликар показывает нам, как зависит плотность энергии излучения в различные космологические эпохи. Показывает, какая была плотность энергии излучения в прошлом (U) в зависимости от Z и плотности энергии излучения сегодня (Uρ), U= Uρ(1+Z)⁴

Подставляя в формулу значение Z = 1, получим, что при этом значении красного смещения плотность энергии излучения была в шестнадцать раз больше, чем сегодня.

Подставляя в формулу значение Z = 1, получим, что при этом значении красного смещения плотность энергии излучения была в шестнадцать раз больше, чем сегодня.

Акцентирую внимание читателя, что таково положение сейчас, т. е. в эпоху, которую Вселенная переживает в настоящее время.

Что эти значения дают нам? Ну, во-первых, мы еще раз убеждаемся в правоте Гераклита – все в этом мире течет, все изменяется.

Во-вторых, если согласно нашей гипотезе время – это отражение энергетического состояния материи в гравитационном поле, то нельзя ли, используя рассуждения проф. Нарликара, оценить темп времени в прошлом, динамику его изменения во времени.

Воспользуемся формулами Нарликара для определения плотности энергии излучения и плотности вещества.

Конечно, я отдаю себе отчет в том, что энергия излучения не тождественна энергии внутренних процессов, но я также понимаю, что они не только взаимосвязаны, но, более того, величина энергии излучения пропорциональна плотности внутренней энергии тела. Во всяком случае, в первом приближении можно считать энергию излучения функцией энергии внутренних процессов.

Аналогично и плотность энергии вещества в первом приближении характеризует относительное количество вещества и, следовательно, гравитационное взаимодействие, соответствующее массам вещества в каждый определенный период жизни Вселенной.

Итак, мы имеем возможность, пользуясь формулами, которые привел проф. Нарликар, во-первых, установить, во сколько раз энергия излучения в прошлом была больше, чем сейчас, и, во-вторых, во сколько раз плотность вещества во Вселенной была в прошлом больше, чем в настоящее время.

Эти значения определяются по соответствующим формулам:

для определенных значений Z, следовательно, для различного определенного возраста Вселенной.

А теперь для каждого из значений Z pяд величин, полученных по первой формуле, поделим на соответствующие значения величин, определенных по второй формуле, и, таким образом, получим очень ориентировочные значения, может быть, точнее, тенденцию того, насколько темп времени в прошлые эпохи Вселенной отличается от темпа времени сегодняшней Вселенной.

Вот эти значения при определенных величинах красного смещения Z:

Здесь t_z – это усредненный темп времени Вселенной в прошлом, t – темп времени в настоящую эпоху.

Оказывается, темп времени во Вселенной в прошлом был более ускоренным, чем в настоящее время. Вывод, мягко выражаясь, экстравагантный. Последствия его трудно даже представить, если, конечно, это положение подтвердится.

Кстати, вывод о замедлении вселенского времени косвенно подтверждается общепринятой точкой зрения ученых о том, что скорость эволюции во Вселенной в прошлые эпохи была значительно выше, чем в эпоху современную (исключение составляет эволюция живой материи).

Между прочим, если кто-то успел подумать, что Z = 1000 и соответствующее ему превышение «того» темпа времени над сегодняшним – это полная абстракция, то он ошибается. Возраст Вселенной при Z= 1000, по современным представлениям астрофизиков – это временное расстояние от Большого взрыва, примерно в 0,7–1,0 миллиона лет. Стоит ли удивляться гигантской интенсивности хода времени юной Вселенной, если в тот период температура ее составляла около 3000 °К? К этому времени только заканчивается синтез ядер и ядра начинают объединяться с электронами, только образуются первые атомы легких элементов. Это своеобразный переломный момент, начиная с которого излучение перестает доминировать над веществом. Стоит ли удивляться, что та Вселенная жила с таким жутко интенсивным темпом времени? (Если бы в том мире смог родиться ребенок, то он должен был бы успеть поступить в школу, закончить университет, жениться, доработать до пенсии, состариться и умереть, и все это за… 1 месяц.)

Зная, какое значение Z соответствует какому значению tz /t, можно построить график зависимости снижения темпа времени от возраста Вселенной. Зависимость вполне закономерная и, очевидно, нелинейная. Последнее утверждение, пожалуй, объяснимо, т. к. скорость изменения отношения энергонасыщенности Вселенной (излучение – поле) к веществу Вселенной не может быть одинаковой в различные эпохи. Особенно это отношение должно разительно отличаться от некоторой усредненной величины вблизи областей сингулярности. Ход времени замедляется с какой-то фундаментальной неизбежностью, и остановить этот процесс невозможно, как и энтропию. И сопоставление это неслучайно. Как уже отмечалось, эти явления связаны общностью происхождения. Энтропия выражает наиболее вероятностные состояния материи, обусловленные ее движением. Время отражает последовательность и длительность тех же движений материи.

Если темп времени различен в различные космологические эпохи, если он в процессе эволюции Вселенной неуклонно снижается, то не кроется ли за этим крамольным «фактом» не менее крамольное предположение.

Давайте рассуждать: некое тело в прошлом излучает свет. Носители света – фотоны летят к нам многие миллионы (и миллиарды) лет, но ведь за этот период изменяется сама Вселенная – замедляется темп ее собственного времени. Отметим, что это замедление не может быть строго однородным. В первую очередь, на изменение соотношения плотности энергии излучения и плотности энергии вещества будут реагировать те локальности Вселенной, в которых сосредоточены массы, в частности, массивные макротела. Частицы и особенно фотоны (в частности, в связи с отсутствием у них массы покоя) слабо реагируют на относительное увеличение плотности вещества во Вселенной.

Итак, не только Вселенная в целом снижает темп времени, каждый ее субъект также неуклонно снижает темп собственного времени (что не исключает в отдельные (частные) периоды жизни каждого объекта развитие противоположной тенденции). Получается, что фотон покидает излучающий объект при более ускоренном времени, а мы регистрируем его во Вселенной, темп времени которой относительно замедлен. За многие миллионы лет полета в гравитационном поле Вселенной полная энергия фотонов и темп их собственного времени понижаются. Происходит своеобразная дистрофия (старение) фотонов. В великолепной монографии В. Бриля {37} утверждается: «На пути… до наблюдателя обычные фотоны в результате «старения» (т. е. диссипации их энергии на фоновых частицах) постепенно превращаются сначала в низкоэнергичные «реликтовые» фотоны, а потом и сами становятся виртуальными фоновыми частицами…»

Фотоны в процессе эволюции Вселенной становятся менее энергичными, и это соответствует фундаментальной тенденции снижения вселенского темпа времени.

Теперь, используя зависимость Планка Е = hv, где Е – энергия излучения, v – частота волны фотона, a h – постоянная Планка, видим, что при уменьшении энергии для того, чтобы сохранилась эта зависимость, должна уменьшиться частота. Но частота и длина волны связаны обратно пропорциональной зависимостью, а это значит, что при уменьшении частоты соответственно этому произойдет приращение длины волны.

То есть в спектре излучения таких волн будет наблюдаться Красное смещение.

Это новый тип красного смещения. Назреем его хроносомным, отметив тем самым его генетическую связь с неоднородным временем.

При этом приращение длины волны и темп времени тела, излучающего в различные космологические эпохи, связаны зависимостью где λ – длина волны излучения; Δλ, – приращение длины волны; t_z, t – темпы времени Вселенной соответственно в прошлом и в настоящее время; n – величина, характеризующая собственный темп времени излучающего тела (в момент излучения) в сравнении с фоновым темпом времени, т. е. это отношение собственного времени излучающего тела к усредненному собственному времени той локальности Вселенной, в которой находится излучающее тело (n может быть больше или меньше единицы, а в частном случае – равным единице).

Если замедление вселенского темпа времени сосуществует с расширением Вселенной, то теперь при определении скорости и возраста разбегающихся галактик, удастся уменьшить определяемые величины за счет исключения влияния хроносомного красного смещения, а расстояния до галактик и других объектов и абсолютный возраст Вселенной придется сократить. Момент же Большого взрыва, соответственно, придется приблизить.

Но если окажется, что величина хроносомного красного смещения сопоставима с эффектом от доплеровского (хаббловского) красного смещения или вообще заменяет его, то придется пересмотреть представление о взаимном удалении галактик, и саму идею расширяющейся нестационарной Вселенной, и, разумеется, идею Большого взрыва.

Претензии на новизну, следующие из декларации о том, что интенсивность темпа (хода) времени во Вселенной неуклонно понижается и что в связи с этим появляется хроносомное красное смещение, которым можно объяснить кажущееся удаление галактик, это, конечно, очень серьезно, чтобы не попытаться поискать дополнительные аргументы.

…И они есть!

Но в начале немного истории. И во времена Аристотеля, и в эпоху миропонимания Ньютона Вселенная всегда считалась стационарной. Следовал такой концепции и Эйнштейн. Через 200 лет после Ньютона, создавая свою теорию тяготения, он мучился вопросом: каким образом Вселенной удается избежать коллапса, почему под действием всемирного тяготения Вселенная вместо того, чтобы сжаться, остается стационарной? Над этим, конечно, задумывались и раньше.[29]29
  29 В дальнейшем, описывая космологические проблемы, я использую (среди прочих) книгу «Суперсила» П. Девиса.


[Закрыть]

Еще Ньютон понимал, сколь сложна проблема устойчивости Вселенной. Его рассуждения по этому поводу очень интересны. Вот как они выглядят в пересказе Девиса; «Если бы Вселенная коллапсировала под действием собственной гравитации, каждая звезда «падала» бы в направлении центра скопления звезд. Предположим, однако, что Вселенная бесконечна и звезды распределены в среднем равномерно… В этом случае отсутствовал бы общий центр… Любая звезда испытывала бы воздействие гравитационного притяжения от всех своих соседей, но вследствие усреднения этих воздействий по различным направлениям не возникло бы никакой результирующей силы…» {15}. Таким образом, по мнению Ньютона, именно по этой причине Вселенная не коллапсирует (обратим внимание, что этот подход Ньютона, в какой-то мере, предшествует принципу Маха, так как ставит поведение единичного субъекта Вселенной в зависимость от состояния и поведения всей остальной Вселенной).

Эйнштейна, однако, такие рассуждения Ньютона не удовлетворили. Он считал, что во Вселенной должны быть наряду с гравитацией и космические силы отталкивания, которые, в конце концов, и не позволяют сжиматься Вселенной. Именно по этой причине Эйнштейн и ввел в свое уравнение гравитационного поля дополнительный член, который приводит к появлению силы, обладающей нужными свойствами. Только привлечение дополнительных сил отталкивания (антигравитации) и позволило Эйнштейну создать свою модель стационарной Вселенной. Был ли сам Эйнштейн доволен таким решением проблемы устойчивости Вселенной? Если и да, то очень короткое время. Ведь никто никогда никаких сил отталкивания не наблюдал и не фиксировал. Пришлось допустить, что они очень слабы и по этой причине и на Земле, и в солнечной системе, даже в нашей Галактике, их не удается обнаружить. Для обоснования этого допущения пришлось, в свою очередь, допустить, что эти силы всемирного отталкивания обладают совершенно специфическими свойствами – они усиливаются с увеличением расстояния. Ничего подобного никто и никогда во Вселенной не предполагал – все силы уменьшаются с увеличением расстояния (и силы гравитации, и электромагнитные). Вы представляете, как, очевидно, мучился Эйнштейн с его великолепной научной интуицией, изначально чувствуя некоторую натяжку. Между тем, общая теория относительности была опубликована, и ее начали испытывать на прочность специалисты.

И вот тут оказалось, что уравнения Эйнштейна (с теми силами отталкивания) могут быть решены без сил отталкивания, но для расширяющейся Вселенной. Итак, с разрывом лет в семь прозвучали два первых удара колокола – похоронного звона по модели стационарной Вселенной; сначала (1917) голландский астроном Вилем де Ситтер, а затем и советский математик Александр Фридман (1923–1924) теоретически показали, что Вселенная может расширяться, оставаясь при этом устойчивой под действием сил всемирного тяготения.

И Эйнштейн сдался, и в общем-то, без боя, ибо это, кроме всего прочего, принесло ему огромное облегчение: он смог наконец-то сбросить с себя огромную тяжесть и отказаться от им же придуманных, но внутренне никогда его не устраивавших космических сил отталкивания. Впоследствии Эйнштейн признался, что его гипотеза о силах отталкивания – это главная ошибка его жизни.

А когда в конце 20-х годов американские астрономы Эдвин Хаббл и его коллега Хьюмасон экспериментально (наблюдательно) подтвердили, что галактики удаляются от нас и друг от друга, последние сомнения стали быстро рассеиваться – модель расширяющейся Вселенной стала господствующей. С тех пор прошло 70 лет. Не смешно ли сегодня сомневаться? Может быть, смешно. Однако давайте посмотрим, на что опирается концепция нестационарной – расширяющейся Вселенной.

Открытие Хаббла случилось в самый подходящий момент – в нем остро нуждались и де Ситтер, и А. Фридман, и Эйнштейн, да в общем-то все, кого волновала проблема стабильности Вселенной. Ценность его в том, что расширение как бы удалось увидеть-пощупать. Ведь применив эффект Доплера к излучению космических объектов, Хаббл обнаружил (впрочем, он не был первым) красное смещение в спектрах их излучения и интерпретировал его (и тут он, пожалуй, был первым) как следствие удаления от нас галактик.

Короче говоря, уже «в начале 30-х годов теоретики и экспериментаторы смогли построить такие модели Вселенной, которые, с одной стороны, описываются решениями уравнений Эйнштейна, а с другой – согласуются с результатами Хаббла».

Вопрос о стабильности Вселенной был снят с повестки дня.

А все это вместе сегодня считается одним из величайших достижений науки XX века… Склонимся и мы в почтении перед «лучшими умами человечества». Но, отдав дань, зададим себе вопрос: что все-таки открыл Хаббл?

1. Конечно же, то, что в спектрах излучения галактик некоторые линии смещены к красному концу спектра. Можно ли эту часть открытия Хаббла подвергать сомнению? Безусловно, нет! Это – твердо установленный факт.

2. Красное смещение вызвано эффектом Доплера, а попросту говоря, тем, что галактики удаляются – «разбегаются» от нас.

Можно ли эту часть открытия Хаббла подвергать сомнению? Можно, потому что это не факт, а трактовка факта, а мне кажется, что даже нужно, потому что это тот случай, когда возможна альтернатива.

Давайте разберемся.

Хаббл предоставил в наше распоряжение простую (как все (?) гениальное) формулу: V = HD, из которой следует, что чем больше расстояние (D) между Землей и галактикой, тем с большей скоростью (V) галактики удаляются от как бы покоящейся Земли. Н – постоянная Хаббла, она (напомним) показывает, как возрастает скорость удаления галактик при увеличении расстояния на единицу, т. е. на 1 млн. световых лет.

Представим себе две (мировые) точки, соответствующие двум событиям во Вселенной, случившимся с одним и тем же объектом. Это может быть начало извержения вулкана и его окончание, рождение звезды и ее смерть, словом, все, что угодно… Нам же удобнее, чтобы первым событием было излучение некой галактикой порции фотонов, а вторым – фиксирование этих фотонов у нас на Земле.

Итак, в один прекрасный момент времени фотоны покинули галактику и, преодолев миллионы световых лет, в следующий не менее прекрасный момент времени долетели до Земли. В полете они пребывали некоторый интервал времени —ΔtSt.

Если первое событие случилось в момент времени t₁, а второе – в момент времени t2 то интервал времени между этими событиями

ΔtS_t = t₂ – t₁

Так как мы декларируем, что темп вселенского времени в разные космологические эпохи различен, то на какую-то величину он должен измениться и за тот период, пока длился интервал между первым и вторым событиями.

Тогда Δt – интервал времени между событиями в условиях неизменного темпа времени, a S_t– показатель изменения темпа времени.

С учетом того, что скорость фотонов в межгалактическом пространстве – это практически и есть скорость света в вакууме (V~с) выразим известную со школы зависимость между расстоянием, скоростью и временем для данного случая в виде

D=сΔtS_t. (3.2)

А теперь еще раз посмотрим на формулу Хаббла – D=V/H – и обнаружим, что в этой формуле и в нашей (3.2) «D» обозначает одно и то же – расстояние между галактикой, которая излучает свет, и Землей, на которой этот свет фиксируется.

Тогда, приравняв правые части этих уравнений, получим: