Фейнмановские лекции по гравитации

Даже если космологический принцип был бы неверен, может оказаться, что вселенная имеет сферическую симметрию. Предпочтение в пользу космологического принципа отражает наше удивление от обнаружения того, что мы находимся в таком месте, которое выглядит как центр вселенной. Давайте предположим, что видимая область почти симметрична, но что вне её имеется довольно много вещества, распределённого достаточно кривобоко. Каково бы было в этом случае отличие от симметричного распределения вещества? Мы могли бы ожидать поправки первого порядка к движению удалённой галактики, которые были бы обусловлены влиянию приливных сил, как это проиллюстрировано на рис. 13.1. (Если видимая область ускоряется как целое, то мы не могли бы отдавать себе отчёт в этом ускорении!) Этот результат соответствовал бы поправке к красному смещению, имеющему квадрупольный характер; красное смещение было бы краснее в двух полярных областях и более голубое в экваториальной области.

Предшествующая дискуссия показала нам, как мало релятивистская теория гравитации говорит нам о космологии. Главные проблемы космологии могут быть решены только тогда, когда мы на самом деле знаем, как же ”действительно” выглядит вселенная, когда мы имеем точные зависимости красного смещения и плотности как функции расстояния и положения на небесной сфере.

13.3. Исчезновение галактик и сохранение энергии

Давайте кратко напомним некоторые другие загадки космологии и космологических моделей. Возможно ли, чтобы некая галактика исчезла, если мы смотрим на неё с позиции вечности? Если мы используем нашу нынешнюю теорию, то наш ответ на этот вопрос является отрицательным вне зависимости от того, является ли плотность больше или меньше критической, не существует галактики, которая сейчас является видимой и которая когда-нибудь полностью исчезнет, хотя она может становится всё более и более красной. Не имеет смысла беспокоиться о возможности галактик удаляться от нас со скоростью, превышающей скорость света, чтобы это не означало, так как эти галактики никогда не могли бы быть наблюдаемыми в соответствии с используемой нами теорией.

В теории Хойла галактики, находящиеся вдали от нас, действительно исчезают; его выражение для скорости удаления является таким, что объём куба, определяемый восемью заданными галактиками, удваивается в каждый временной интервал определённой величины. Таким образом, для того, чтобы получить такое увеличение, постулируются такие скорости, что некоторые галактики должны ускоряться до скоростей больших, чем скорость света c. Тем не менее, теория Хойла не претендует на то, чтобы объяснить движение галактики на языке сил. Она попросту устанавливает кинематическое правило для вычисления вполне определённых положений как функции времени, эти определения положений являются такими, что галактики действительно исчезают со временем. Мало смысла в поисках такой силы в природе, которая могла приводить к расширению Хойла, эта сила должна была бы быть необычного вида, так как нет финитных сил, которые когда-нибудь приводили бы к такому движению в рамках существующей механики.

Я унаследовал предрассудок моего учителя проф. Дж. Уилера, который считал, что это против правил объяснять результат, делая удобные изменения в теории, когда нынешняя теория не полностью исследована. Я говорю это, поскольку было высказано предположение, что сила расширения, которая должна бы стремиться ускорить галактики так, как этого хочет Хойл, должна бы возникать в том случае, если положительные заряды не были бы в точности равными отрицательным зарядам. Так как у нас есть превосходная теория электродинамики, в которой e в точности противоположен e, такое предположение кажется бесполезным. Мы не намереваемся опровергать очень красивую теорию электродинамики для того, чтобы обеспечить механизм для кинематической модели, которая может просто оказаться неверной, как только мы проведём точные измерения. Всё ещё остаётся возможность, что Хойл прав, но мы узнаем это прежде всего из наблюдений вселенной такой, какая она есть.

Давайте скажем также кое-что о том, чего учёные, которые беспокоятся о математических доказательствах и противоречиях, кажется, не знают. Нет способа показать математически, что некоторое физическое заключение является неверным или противоречивым. Всё, что может быть показано, состоит в том, что математические предположения ложны. Если мы находим, что определённые математические предположения приводят к логически противоречивому описанию Природы, мы меняем эти предположения, а не Природу.