<<
>>

Эйнштейн отверг ньютоновскую космологию

, т. к. она не учитывала теорию относительности. Ho Эйнштейн и эйнпггейни- анцы никогда не считали классическую физику и космологию лож­ными. Эйнштейн рассматривал их как этап в научном познании мира и упорно развивал новос естествознание, сохраняя преемственность с классической наукой.

Эйнштейн всегда подчеркивал непреходящую научную ценность ньютоновской механики, но считал необходимым дальнейшее развитие фундаментальной физики.

Уравнения Эйнштейна нелинейны, не удовлетворяют принципу суперяозищш. Общая теория относительности основывается на двух принципах — принципе ковариантности и принципе эквивалентности. При решении уравнений общей теории относительности Эйнпггейн выдвинул два требования: 1) космологический принцип, утверждаю­щий однородность и изотропность Вселенной и 2) космологическая постоянная Л Ф 0, A описывает, по мнению Эйнштейна, гипотетиче­ские силы отталкивания. Таким путем Эйнштейну удалось построить статическую однородную модель Вселенной.

B 1922 году А. Д. Фридман решил уравнения Эйнштейна при усло­вии A = 0, но сохранив первое требование — космологический принцип. B результате были построены нестационарные космологические модели, основанные на постулатах однородности и изотропности, их называют фридмановскими решениями или фридмаиовскими космологическими моделями. Если кривизна (Л) пространства отрицательна или равна нулю к < 0, то «Вселенная» безгранична и бесконечна, она непрерывно расши­ряется. Эго открытая модель, средняя плотность массы ^) меньше или равна критической плотности {p^) — p < Pfcp. По современным оценкам Рф~ 10_29г/см3. Если k> 0 и p>p*p, то «Вселенная» безгранична, но ко­нечна. Это закрытая или замкнутая модель, в которой расширение сме­нится сжатием. Начальные стадии в обеих моделях Фридмана одинако­вые — это т. н. космологмчсскос сингулярное состояние, характеризую­щееся громадными значениями p и к, хотя никто точно не знает, какие это значения. Фридмановские космологические модели изображают с помощью графиков зависимости масштабного фактора от времени.

Теория расширяющейся Вселенной релятивистской космологии получила широкое признание. «В конце 70-х годов, — отмечает С. Д. Браш, — почти вее бывшие последователи модели стационар­ной Вселенной отказались от нее или просто прекратили публикации на эту тему. Опрос американских астрономов, проведенный в то вре­мя К. КЬгтіюм из Калифорнийского университета в Фуллертоне, вы­явил, что подавляющее большинство отдает предпочтение стандарт­ной (фридмаповской — С. Б.) космологической модели»[125].

С. Вайнберг, при всем своем «уважении» к стандартной космологи­ческой модели, писал: «Стандартная модель ранней Вселенной достигла некоторых успехов и обеспечнвает последовательную теоретическую основу будущих экспериментальных программ. Эго не означает; что она верна, но это значит, что она заслуживает топ>, чтобы отнестись к нен серьезно. Тем не менее есть все-таки одна большая неопределенность, темным облаком внеящая над стандартной моделью. B основе всех вы­числений, описанных в этой главе, лежит Космологический Принцип (предположение о том, что Вселенная однородна и изотропна)»[126].

Болес того, Вайнберг предостерегает: «Однако всегда следует допус­кать, что наши простые космологические модели могут описывать лить малую часть Вселенной или ограниченный отрезок ее истории»[127].

Несмотря на довольно значительное число последователей теории расширяющейся Вселенной в современной науке всдстся критика этой теории. «Ни одна космологическая теория за всю историю западной ци­вилизации, вероятно, не пользовалась такой популярностью, как теория расширяющейся Вселенной (часто называемая моделью Большого взры­ва), — утвфждаст Д. Бербидж, — и в настоящее время темп ec распро­странения ошеломляет. Такое слепое следование догме не случайно. На­учный прогресс зависит от возможностей финансирования, наличия обо­рудования и журналов, в которых публикуются результаты исследований. Путь к этим источникам лежит через всестороннее обсуждение научных результатов среди специалистов. Эго особенно тревожно, потому что есть немало причин считать стандартную космологическую модель далеко не безупречной. Один из таких признаков связан с временной шкалой»[128].

Сомнения в правильности космологических построений, основан­ных на общей теории относительности, высказывал Д. Джинс: «Тем не менее нельзя сказать, что общая теория относительности приводит нас к космологии Эйнштейна и ни к какой другой. Вполне допустимо, что сама теория верна, но космология неправильна. Здесь дело в том, что общая теория относительности наделяет совершенно определенными свойствами всякую малую часть Вселенной, но оставляет открытым ряд возможностей соединения этих частей воедино для образования целого. Поэтому те суждения, которые Эйнштейн высказал в отноше­нии космоса, не могут претендовать на то признание, которое принад­лежит общей теории относительности в се целом»[129].

П. Лаберенн пишет: «Необходимо различать в трудах Ойптптейна, с одной стороны, фундамептальные законы, выводимые в специальной и общей теории относительности, которые составляют бссспорпос при­обретение современной физики и, с другой стороны, модели Вселен­ной, претендующие на полное описание физического мира и являю­щиеся иа самом деле более или менее произвольными созданиями ума»[130]. Лаберенн трактует расширение «Вселенной» как местное яв­ление, а не как расширение всей Вселенной, всего мира. Он предпола­гает наличие во Вселенной областей сжатия[131].

П. Девис неоднократно указывал на существование проблемы по­нимания (интерпретации) общей теории относительности. «Ученые до сих пор всё еще пытаются постигнуть суть общей теории относительно­сти»16 . «Никто нс знает сколько-нибудь уверенно, — констатирует Де­вис, — ни границ применимости общей теории относительности, ни то­го, какис из ее положений останутся в силе, когда будет создана более со­вершенная теория. Общая теория относительности очень изянща, и большинство физиков считают ее наилучшим из известных сегодня спо­собов описания тяготения. Однако любая теория имеет свои границы»[132].

Критические замечания в адрес теории расширяющейся Вселенной высказали сторонники теории стадионарвой Вселенной. «Что касается лично меня, — пишет Ф. Хойл, — я питаю сильную неприязнь к неко­торым космологическим построениям. Я могу понять, что космология пульсирующей Вселенной была выдвинута вначале, чтобы объяснить наблюдаемую асимметрию времени, но мне претит сама мысль о том, иго для объяснения наиболее общих черт нашего бьгшя необходимы „начальные условия44. Это значило бы, что Вселенная — весьма убогая иггука, способная громыхать, как огромный завод, да и то после долгой наладки, подобно той старой автомашине, которую я водил в первые по­слевоенные годы. B космологических исследованиях я придерживаюсь точки зреітя, что все важные черты Вселенной уже содержатся в ее за­конах, а не привносятся извне. Таков один из применяемых мною спо­собов сокращения пути. Лично я не трачу времени на исследование тео­рий, требующих особых натальных условий»1 м.

B процессе развития теории расширяющейся Вселенной возникли трудности. Выделю лишь некоторые из них.

Первая: проблема начальных условий эволюции Вселенной. Что было до начала расширения? За эту проблему «мертвой хвагной» уцепи­лись богословы, X к. Большой взрыв был истолкован ими как божест­венный акт сотворения мира из ничего. A это означало бы, что совре­менная наука «доказала» религиозную догму. Космологи, отвергающие религиозную интерпретацию космоса и пытаюіциеся защитить теорию расширяющейся Вселенной, предлагают объяснение начальных усло­вий, исходя из современного понимания природы физического вакуума. Многие современные космологи и физики смотрят на вакуум кваптовоЁ теории как на «палочку-выручалочку». Ha сколько обоснованы эти на­дежды? Представление о вакууме как исходном состоянии Вселенной означает: или признание вакуума фундаментальной физической суб­станцией; или необходимость поиска еще более фундаментальной фи­зической субстанции, о которой мы вообще ничего нс можем сказать и даже не знаем, существует ли она. Поэтому второй подход — либо спе­куляция, либо неявная форма признапия бесконечной сложности мира. Первый подход, в глазах его сторонников, часто воспринимается как долгожданный ответ на вопрос о природе первичной субстанции мира. Уже в космологических исследованиях древних одной из главных про­блем является поиск мировой космической субстанции. Субстанциализм в физике и космологии ныражается в определенном понимании строе­ния мира: предполагается существование праматерии (или первонача­ла), которая определяет в конечном итоге происхождение и природу лю­бого объекта, системы, процесса, состояния. Дпя субстанциализма всё существующее в мире есть разнообразные проявления субстанции.

B истории философии, физики и космологии на статус фундамен­тальной субстанции претендовали вещество (вода, земля, огонь, воздух), пространство, эфир, полс. Ho наибольшую популярность приобрели про­странство и вакуум. Необходимо отметить следующее. Во-первых, в со­временной физике нет ясного понимания вакуума, который трактуется как коігппгуальная материальная среда, проявляющаяся в ряде экспере- мептов. Во-вторых, отнюдь пс всё можно свести к вакууму. Например, жизнь и разум. Нужно констатировать фундаментальный факт истории физики: все «кандидатуры» на статус первичной субстанции были от­клонены учеными. Новая «кандидатура» — пока остается под вопросом. Видимо, надежда многих физиков, космологов, философов на субстан­циальный характер вакуума окажется несбыточной, эфемерной.

Вторая трудность теории расширяющейся Вссленной следующая: как понимать расширение Вселенной? Принцип самодостаточности Вселенной однозначно утверждает, что вне Вселенной нет ничего — ни пространства, ни материи, ни духа. Какой физический смысл име­ет процесс расширения Вселенной? Всдь расширспие предполагает изменение размеров — объема и расстояний. Означает ли расшире­ние Вселенной — расширение пространства Вселенной? Во-первых, если Вселенная и ее пространство заключают в себя всё существую­щее, то расширение Вселенной просто невозможно, т. к. куда будет расширятся Вселенная, если вне Вселенной ничего нет. Во-вторых, ре­альное пространство нс состоит из математических точек, между кото­рыми увеличивается расстояние. В-третьих, если пространство Вселен­ной расширяется, то такое расширение трудно обнаружить, т. к. расши­ряться будут И измерительные приборы. В-чствертых, в физике обычно говорят о расширении физических систем, а не о «расширении» про­странства, занимаемого этими системами. Расширение тел при нагрева­нии объясняют так: до расширения тело занимало объем Ѵ\ и в про­цессе расширения объем тела увеличивался (Ѵ\ < V2) за счет изменения расстояний между атомами и молекулами кристаллической решетки. Расширяются и сжимаются звезды, галактики, скопления галактик.

Некоторые сторонники теории расширяющейся ВселенноЙ доказы­вают; что расширяется не пространство мира, расширение есть лишь разбегапие галактик. Ho в этом случае возникает противоречие: если расширение есть лило> разбегание галактик, то почему в теории расши­ряющейся Вселенной начальная стадия есть космологическая сингуляр­ность? Если космологическая сингулярность принимается за начальное состояние Вселенной, то расширение должно быть расширением имен­но Вселенной. Данное противоречие имеет фундаментальный характер.

Отмечу еще одну трудность теории расширяющейся Вселенной — проблему времени и одновременности. Новое понимание времени и одновременности в теории относительности заключалось, в частности, в признании: а) зависимости течения времени от системы отсчета; б) относительности одновременности; в) зависимости течения времени от особенностей распределения и движения материи. Из этих положе­ний неизбежно следует вывод 0 невозможности существования едино­го мирового времени Вселенной и абсолютной одновременности, ха­рактеризующей общее состояние Вселенной. «Мы привыкли рассмат­ривать длящийся мир, — пишет А. Эддингтон, — как составленный непрерывным следованием мгновенных состояний, как если бы мир событий был расслоен. Каждое событие предполагается лежащим в некотором определенном мгновении или слое и следование этих слоев в известном порядке и образует всю действительность. Мгновение „те­перь” представляет один из таких слоев, пронизывающих насквозь всю Вселенную. Ho исследования теории относительности неопровержимо показывают, что это предполагаемое расслоение есть иллюзия; нет ни малейших оснований для такого взгляда на строение мира»[133].

Однако в теории расширяющейся Вселенной фигурирует мировое время и абсолютная одновременность, что наглядно видно, например, из графиков дпя масштабного фактора, зависящего от единого мирово­го времени. Если бы не было единого мирового времени и абсолютной одновременности, то, как совершенно очевидно, говорить о расшире­нии Вселенной было бы просто абсурдно. Здесь противоречие между теорией относительности и теорией расширяющейся Вселенной.

Аншшз трудностей и парадоксов теории расширяющийся Вселен­ной позволяет сделать два основных вывода: 1) эта теория не описыва­ет Вселенную; 2) необходимо значительно сузить область применения данной теории.

Поэтому теорию расширяющейся «Вселенной» правильно тракто­вать не как космологическую теорию, а как астрофизическую теорию, описывающую область ВселснноЙ, в которой мы живем. Хотя до сих пор остается проблема попимания необычного феномена расширения. По­пытки отрицать реальность расширения (ставятся под сомнение обобще­ния Хаббпом результатов его наблюдений галактик, не признается дошіе- ровское объяснение красного смещения в спектрах галактик, отвергается теория относительности, противопоставляются теория относительности и теория расширения Метагалактики) несостоятельны, т. к. имеются много­численные данные астрономических наблюдений разбегания галактик.

Интерпретация теории расширяющейся «Вселенной» как астро­физической теории региона избавляет ее от некоторых трудностей и проблем: проблемы космологической сингулярности, проблемы кос­мологического расширения и других.

Аналогичная ситуация сложилась в эпоху Возрождения, когда Ко­перник и коперниканцы считали гелиоцентрическую систему моделью мира. Бруно один из первых высказал идею о том, что гелиоцентриче­ская система — это всего лишь модель Солнечной системы. Впослед­ствии в классической физике, астрономии и космологии идея Бруно получила обосновапис.

Уже в 20-е годы была осознана недостаточность релятивистской физики для научного решения космологических проблем. C одной сто­роны, требовались понятия, законы и представления квантовой физи­ки; с другой стороны, в «двери» физической космологии настойчиво стучалась математическая теория вероятности.

Понятие вероятности играет важную роль в развитии современной науки. Идеи теории вероятности в классической физической космологии применил Л. Больцман для устранения термодинамического парадокса.

В. Томсон и Р. Клаузиус в 50^>0 годы XlX века, основываясь на вгором начале термодинамики, согласно которому любая физическая система (не обменивающаяся энергией с окружающей средой) стремится к наи­более вероятному состоянию термодинамического равновесия с макси­мумом энтропии, сделали вывод о неизбежности «тепловой смерти» Вселенной. «Тепловая смсрть» Вссленпой — это такое гипотетическое состояние, в котором все виды энергии во Вселенной в конце концов пе­рейдут в энергию теплового движения, после чего в ней прекратятся BCC макроскопические процессы. B конце XDC века. Л. Больцмап выдвинул флуктуационную гипотезу[134]. Больцман предположил, что в разных областях Вселенной спонтанно будут возникать флуктуации, приводя­щие к отклонению от состояния термодинамического равновесия.

B XX веке идеи и представления теории вероятности для истолкова­ния природы Вселенной применяли Л. Больцман, Э. Борепь, Д. У Гиббс, H. Винер, Р. Мизес и др. Рассматривая понятие вероятности и понятие статистического закона, Борель шппет: «Таким образом, мы подходим к общему закону эволюции, согласно которому Вселенная постоян­но движется от наименее вероятных состояний к наиболее вероят-

167

ным» . «Правильная эволюция к состояниям все более вероятным кажется мне, вопреки взгляду Больцмана, возможной дпя всей Вселен­ной»[135]. «Тоща встает вопрос, — продолжает свои рассуждения Бо­рель, — о том, можно представить начало и конец этой эволюции; та­кой вопрос трудно разрешить вполне удовлетворительно»[136]. Борель обосновывает концепцию статистического детерминизма. «С этой точ­ки зрения, объяснения, основанные на теории вероятностей, в част­ности „статистические" объяснения физических явлении, вдвойне ин­тересны для изучения: с одной стороны, они позволяют понять, что необходимость явления в целом не исключает „свободы“ частичных явлений; с другой сторопы, они дают примеры случаев, где предпола­гаемый абсолютный детерминизм частичных явлений не позволяет с абсолютной точностью предвидеть явление в целом»[137]. «Мы могли бы пойти еще дальше и представить себе, что среди миллиардов молекул, составляющих небольшую газовую массу, некоторые подчиняются за­конам, совершенно отличным от известных нам, или даже вовсе ника­ким законам не подчиняются и ведут себя так, как будто они были ода­рены свободной волей в самом наивном понимании этого слова, на де­терминизм явлений, доступных нашему набшодению, это не оказало бы влияния; физические законы не погерпели бы никакого изменения»[138]. Эмиль Борель делает свой знаменитый вывод: «Как бы ни была мала доля, отведенная в мире свободе, между тем миром, в котором она су-

172

ществует, и тем, из которого она исключена, целая пропасть» .

<< | >>
Источник: Бондаренко Ставнслан Борисович. Космология н культура. 2008

Еще по теме Эйнштейн отверг ньютоновскую космологию:

  1. Трактовка предмета паучпой космологии производится с учетом принципов космологии, имеющих научное обоснование.
  2. Глава 22. Доверять ли Эйнштейну? Экономика научного метода
  3. Формирование понятия длительности и идеи абсолютного времени ньютоновской физики
  4. Не раскрыл природу равномерности и Альберт Эйнштейн (1879-1955).
  5. Бондаренко Ставнслан Борисович.. Космология н культура. 2008., 2008
  6. § 1. ФОРМЫ космологии
  7. Методолотия интердисциплинарной научной космологии
  8. § 4. МЕХАНИЗМ СОЦИОКУЛЬТУРНОЙ ДЕТЕРМИНАЦИИ ФОРМ КОСМОЛОГИИ
  9. в физической космологии идет процесс совершен­ствования моделей Вселенной.
  10. Отвергая в принципе гегелевскую философию как явление, характеризующее вчерашний день науки, социалисты 60-х годов ищут и предлагают иные способы и формы обоснования идеала будущей гармонии,
  11. § 30. Философские аспекты теории относительности, квантовой механики и космологии
  12. § 2. ПРОБЛЕМА ГЕНЕЗИСА КОСМОЛОГИИ
  13. § 1. ЗАПАДНОЕВРОПЕЙСКИЙ ПУІЬ РАЗВИТИЯ КОСМОЛОГИИ
  14. Современное научное осмысление космологии как феномена культу­ры
  15. 5, Научная космология не отказывается от выполнения основных познавательных функций
  16. КОСМОЛОГИЯ
  17. Научная космология успешно развивается, о чем свидетельст­вует cc богатая история.
  18. Метолология интерАисииплинарной научной космологии
  19. ГЛАВА 1 Космология KAK ФЕНОМЕН КУЛЬТУРЫ
  20. ГЛАВА 3 МЕТОДОЛОГИЯ ИНТЕРДИСЦИПЛИНАРНОЙ НАУЧНОЙ КОСМОЛОГИИ