Рассказывают ученые

То, что уже известно о Вселенной, сравнивают иногда с раздувающимся шаром: чем больше он становится, тем дальше отодвигается граница с неведомым. Разумеется, там, на грани света знаний и тьмы неизвестного, могут временно закрепиться сторонники религиозных воззрений. Но свет наступает неодолимо, и тщетно пытаться паразитировать на не познанных еще человеком проблемах. Материализм по самой своей природе оптимистичен и не оставляет места идеализму в объяснении природы.

Ученые

дают интервью

Модели Вселенной

На вопросы отвечает

старший научный сотрудник

Государственного астрономического

института имени П. К. Штернберга

кандидат физико-математических наук

А. Л. Зельманов

Поскольку реальная Вселенная существует в единственном числе, то, очевидно, возможна лишь единственная верная теоретическая модель Вселенной. Какую же реальность отражают существующие в настоящее время многочисленные космологические модели?

Возможно, что свойства различных моделей, основанных на общей теории относительности, служат приблизительным отображением свойств различных областей Вселенной, ее "кусков" (включая и ту ее область, которая охвачена наблюдениями), отображением, формально распространенным на всю Вселенную. Но то, что современная теория допускает такое распространение каждой из этих моделей на всю Вселенную и таким образом дает множество моделей Вселенной как целого, представляется принципиальным недостатком теории. Следует добавить, что этот ее недостаток не может быть устранен в рамках существующих основных физических теорий. Под основными физическими теориями мы понимаем теории, содержанием которых являются принципы и законы физики и физические представления о свойствах пространства, времени и движения. Таковы: ньютонова механика; ньютонова теория тяготения; специальная теория относительности; общая теория относительности; квантовая механика; релятивистская квантовая теория. Из них для интересующего нас вопроса и вообще для космологии наибольшее значение имеет общая теория относительности, то есть эйнштейнова теория тяготения.

Мыслимы, как мне кажется, два варианта: или модель Вселенной как целого вообще невозможна, или такая модель возможна, но тогда она должна быть единственной, как единственна сама Вселенная.

Существующие же в настоящее время основные физические теории дают множество моделей. Это принципиальное затруднение в конечном счете является, вероятно, следствием того, что ни одна из упомянутых теорий, включая общую теорию относительности, лежащую в основе современной космологии, не представляет собой наиболее общей физической теории. Такая теория - будем считать, что она возможна, и назовем ее условной единой физической теорией - еще не построена. Возможно, этой теорией станет еще не найденный синтез общей теории относительности и релятивистской квантовой теории.

Для читателей, знакомых с дифференциальными уравнениями, скажем, что под упомянутым синтезом обычно понимают такую бо-лее общую теорию, основные дифференциальные уравнения которой являются более общими, чем основные дифференциальные уравнения теорий, синтезом которых она является ("частных" теорий), так что основные дифференциальные уравнения этих "частных" теорий могут быть получены из дифференциальных уравнений более общей теории. Однако не исключено, что ожидаемая единая физическая теория вообще не будет содержать наиболее общих дифференциальных уравнений, но сформулирует наиболее общие принципы, которые позволят составлять дифференциальные уравнения для любых допускаемых ею "частных" теорий и частных случаев.

С этой логической возможностью связаны, в частности, надежды на то, что единая физическая теория сможет дать единственную модель Вселенной: множественность моделей в современной космологии является непосредственным следствием того, что основные уравнения существующих физических теорий дифференциальные. А такие уравнения имеют множество решений, зависящих от так называемых начальных и других условий.

Если с развитием науки оказывается, что какая-то из основных физических теорий может быть выведена из более общей, значит ли это, что она не обладает своей спецификой? Представим себе, что у нас есть две теории, одна из которых частная, то есть менее общая, другая - более общая. Общая теория применима к более широкому кругу явлений, чем частная. У этих теорий разные дифференциальные уравнения. И дело не просто в том, что уравнения общей теории количественно точнее. Между ними есть существенные качественные отличия. Если взять совокупности всех физических величин, входящих в уравнения двух теорий, то окажется, что они различны. Есть некоторые величины, общие для обеих теорий, но есть и разные: в уравнениях общей теории одни, в уравнениях частной - другие. Чрезвычайно существенно, что появление новых величин в более общей теории связано с применением новых понятий.