Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности

Одержимый математикой Гёдель любил физику и часами обсуждал с Эйнштейном теорию относительности и квантовую механику. Они оба с трудом принимали случайности в квантовой физике, но Гёдель пошел еще дальше: он предположил, что в общей теории относительности Эйнштейна имеется критический недостаток.

Гёдель набросился на уравнения Эйнштейна и подобно Фридману, Леметру и многим другим, кто брался за эту теорию ранее, попытался упростить их в поисках контролируемого решения, которое представляло бы реальную Вселенную. Наверное, вы помните, что Эйнштейн считал Вселенную наполненной различной материей — атомами, звездами, галактиками, всем чем угодно, — равномерно распределенной в пространстве. Повернувшись на произвольный угол в любой момент времени, вы увидели бы ровно ту же самую картину, лишенную характерных черт и не имеющую центра или другой приоритетной точки. Фридман и Леметр каждый по-своему последовали примеру Эйнштейна и нашли простые решения, согласно которым геометрия пространства менялась со временем. Гёдель решил слегка усложнить картину. Совсем чуть-чуть, чтобы уравнения все еще поддавались решению. Но при этом дополнение было достаточно значительным, чтобы обеспечить интересный результат. Он предположил, что вся Вселенная вращается вокруг центральной оси, как карусель, снова и снова поворачиваясь относительно времени. Пространство-время в построенной Гёделем Вселенной, как и в моделях, предложенных Фридманом и Леметром, можно было описать в терминах времени, трех пространственных координат и геометрической характеристики каждой точки пространства-времени. Но были и отличия. Например, в моделях Фридмана и Леметра присутствовал эффект красного смещения, обнаруженный Хабблом и Слайфером в реальной Вселенной. Вселенная же Гёделя была этого лишена. Очевидно, что эта модель не могла объяснить измеренное Слайфером, Хабблом и Хыомасоном расширение. Но суть дела состояла не в этом. Решение все равно было верным и моделировало одну из возможных Вселенных в общей теории относительности Эйнштейна.

Тем не менее решение Гёделя одной деталью радикально отличалось от всех ранее представлявшихся моделей. Во Вселенных Фридмана и Леметра наблюдатель мог перемещаться в пространстве, исследуя различные части пространства-времени. При этом с течением времени он старел, оставляя за плечами прошедшие годы. Там присутствовало четкое понятие о прошлом, настоящем и будущем. Во Вселенной Гёделя ничего подобного не было. В ней при достаточно быстром перемещении наблюдатель мог проскользнуть вдоль вращающегося пространства-времени и вернуться к началу собственного жизненного цикла. С достаточной точностью он мог попасть в момент, когда он был намного моложе. Другими словами, во Вселенной Гёделя разрешались путешествия во времени.

В фантастической Вселенной Гёделя можно было двигаться во времени взад и вперед, возвращаться в прошлое, исправлять ошибки юности, просить прощения у давно умерших родственников, предостерегать себя от принятия в будущем неверных решений. Но одновременно становились возможными вещи, не имеющие смысла и приводящие к некоторым парадоксам, нарушающим ход вещей. Представьте, что вы разогнались, попали в прошлое и встретили свою бабушку, когда она была еще юной девушкой, и по ужасной случайности убили ее. Будучи стертой с лица земли, она уже не сможет дать жизнь вашей матери или вашему отцу. Соответственно этим вы запрещаете и свое собственное существование, а значит, некому уже будет вернуться в прошлое, чтобы совершить там свой ужасный поступок. Тем не менее если бы вы жили во Вселенной Гёделя, ничто, кроме технологических и моральных ограничений, не препятствовало бы подобному сценарию. Результат Гёделя показал, что общая теория относительности Эйнштейна имеет решения, допускающие путешествия в прошлое и парадоксы, подобные описанному, что совсем не согласуется с нашим реальным опытом. Однако если предположить, что теория Эйнштейна правдиво отражает окружающий мир, то абсурдная Вселенная Гёделя становится физически возможной.

Свои результаты Гёдель представил в 1949 году на собрании в честь семидесятилетия Эйнштейна. Они были красиво оформлены в виде набора простых постулатов и окончательного решения. Однако все это выглядело столь фантастичным, что никто не знал, что с этим делать. Чандра, в течение двадцати лет подвергавшийся нападкам и критике Эйнштейна, написал короткую записку, в которой указал на, как ему казалось, ошибку в выводах Гёделя. Но на этот раз дотошный и аккуратный Чандра сам допустил математическую ошибку. Астроном X. П. Робертсон, стоявший вместе с Фридманом и Леметром у истоков идеи расширяющейся Вселенной, годом Позже рассмотрел все выкладки и пренебрежительно отверг Вселенную Гёделя.