II. Внутренние противоречия предыдущих теорий

Как мы указывали в начале этой главы, можно подойти к критике теорий расширяющейся вселенной Эддингтона и Леметра двумя путями. Не останавливаясь сейчас на вопросе о правильности исходных положений этих теорий, мы покажем сначала внутренние противоречия последних. Мы увидим, что если предполагать существование конечной вселенной и реальность расширения этой вселенной, то ничто не может подтвердить идею о сотворении мира в определенный момент прошлого. К такой идее может привести лишь предвзятая точка зрения, возникшая под влиянием религиозных или идеалистических настроений.

Превращение вещества в излучение должно было бы привести вначале к сжатию вселенной

Первое затруднение, с которым встречаются сторонники теории расширяющейся вселенной, появляется благодаря существующему соотношению между расширением вселенной и превращением вещества в излучение. Мы уже указывали, что в конечной вселенной Эйнштейна свойства пространства-времени тесно связаны с содержащейся в нем материей. Но тогда перед теорией расширяющейся вселенной возникает вопрос, существо которого очень ясно передается в следующей интересной цитате из книги Поля Куде:^*

^* (Р. Соud еrс, L'architecture de l'univers, стр. 130-131.)

"Это представление о конечной вселенной, - писал он, - имеет весьма близкое отношение к изучению происхождения и исчезновения вещества и его превращения в излучение. Размеры вселенной тем больше, чем больше число атомов, содержащихся в нем, но они не изменяются в зависимости от количества излучения. Когда исчезает один атом, то размеры вселенной уменьшаются; наоборот, когда излучение рождает один атом, то размеры вселенной увеличиваются. Если идет речь об одном атоме водорода, то изменения объема вселенной составляют величину порядка 1 куб. метра и, возможно, даже более".

Теории Леметра полностью перевернули эту прежнюю точку зрения. Действительно, они заставляют допустить, что непрерывно рассеиваемая в пространстве энергия вследствие аннигиляции вещества звезд "поглощается на самом деле работой, которая требуется для адиабатического расширения вселенной".^* Если вселенная расширяется непрерывно, то это ведет к невозможности полного восстановления вещества благодаря превращениям излучения (возможно только частичное восстановление). Таким образом, мы далеки и даже очень далеки от постоянного возрождения миров, о котором мы говорили в предыдущей главе. В таком случае нам рисуется следующая картина будущего вселенной, несомненно, несколько удивительная, но довольно цельная: вещество превращается все более и более в излучение и энергия этого излучения идет лишь на непрерывное увеличение размеров вселенной. Энергия попросту рассеивается и угасает (фотоны, излученные звездами, совершают "кругооборот" во вселенной, постепенно теряя свою энергию).

^* (De Sitter, Discussions sur revolution de l'univers, стр. 27. Де Ситтер сравнивает вселенную с газом, для которого сжатие и расширение имели бы адиабатический характер, т. е. происходили бы при условии отсутствия теплообмена с внешней средой. Незачем добавлять, что это распространение некоторых положений термодинамики на всю вселенную одобряется далеко не всеми физиками и даже не всеми сторонниками теории расширения вселенной.)

К сожалению, положение становится более сложным, если возвращаться в прошлое и особенно, если мы хотим изучить более или менее подробно начальные условия в эпоху "творения", идея которого так дорога некоторым сторонникам теории расширяющейся вселенной. Подробное исследование первых работ о расширении вселенной показывает, что если вселенная находилась в таком начальном состоянии, как предполагают креационисты (материя и "энергия были в покое), то "вначале" превращение вещества в излучение должно было бы привести не к расширению, а к сжатию вселенной. Как заметил сам Эддингтон, этот вызывающий сомнение пункт имелся в первых ', работах Леметра. Конечно, бельгийский аббат посчитал разумным заменить эту неустойчивую вселенную Эйнштейна своим знаменитым первичным "атомом-отцом". Но несмотря на вздохи облегчения, которыми сопровождалась эта находка, следует признать, что соображения о начальном моменте остаются не менее туманными, чем они были в первой гипотезе.

Правильная математическая постановка проблемы

Снова, как и в случае использования принципа Карно, мы приходим к противоречиям, которые кажутся неразрешимыми. Если мы познакомимся несколько ближе с источником этих противоречий, мы видим, что они возникают вследствие более или менее открытого принятия идеи о необходимости творения или, по крайней мере, некоторого "начала вещей мира". Пока вопрос об этом начале остается в стороне, эти гипотезы, несмотря на свою рискованность, не вызывают особых сомнений, но как только мы приближаемся к таинственной эпохе "начала вселенной", все рушится. Но нельзя не напомнить о том, что математические теории, использованные Леметром и Эддингтоном, никак не приводят к обязательному выводу о том, что расширение вселенной должно продолжаться вечно или что оно должно происходить после начального состояния покоя.

Как было показано в работах голландского ученого де Ситтера, теория Леметра с точки зрения математики является в действительности лишь одним из возможных решений проблемы расширения вселенной. Существуют многие другие решения, которые в равной степени можно обосновать. Согласно одному из них вселенная будет все время находиться в состоянии расширения, и она имела несколько миллиардов лет назад минимальные размеры. Однако эта эпоха предшествовала сжатию бесконечно рассеянной среды. В другом решении, еще более интересном, поскольку оно, в отличие от предыдущего, не имеет дела со столь необычным состоянием материи в прошлом, вселенная колеблется (осциллирует), попеременно расширяясь и сжимаясь. Ее радиус достигал минимума несколько миллиардов лет тому назад и с тех пор непрерывно увеличивается, но это увеличение прекратится после достижения некоторого максимума, после чего вселенная снова начнет сжиматься и ее радиус снова примет минимальное значение и так далее. Тому циклу, в котором мы участвуем в настоящее время, предшествовало бесконечное число аналогичных циклов.

В этой гипотезе, которая гораздо меньше изучалась, но тем не менее гораздо больше критиковалась (без достаточных научных оснований), чем гипотеза Леметра, знаменитое "начало вселенной" становится просто моментом начала одного из циклов в развитии вселенной, и уже нет речи о рождении движения из покоя в этот момент или о выбросе материи во всех направлениях благодаря какому-то таинственному колдовству.

Один из немногих ученых, занимающихся гипотезой "осциллирующей вселенной", американский специалист в области термодинамики и теории относительности Толмен (один из тех, кто работал над созданием первой атомной бомбы), писал:

"Мы не имеем сейчас права утверждать, что вселенная была сотворена в некоторый определенный момент прошлого".