Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

— Вселенная как она есть —

притягиваются с силой, прямо пропорциональной произведе­нию их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними») — одно и то же.

Ну и, как иллюстрация данного принципа эквивалентно­сти, — знакомый, думаем, многим читателям этой книги «лифт Эйнштейна». Человек, находящийся в закрытом со всех сторон непрозрачном лифте, не сможет определить — стала ли лифт притягивать какая-либо планета либо его потащило некое кос­мическое чудовище¹. Или же, в другом варианте, — что в свобод­но падающем в поле тяготения лифте должна наступить невесо­мость.

Безусловно, принцип эквивалентности тоже многократно под­твержден самыми разнообразными физическими эксперимента­ми, начиная с хрестоматийного опыта Галилея по бросанию ядер с Пизанской башни. Среди же современных экспериментов мож­но выделить готовящиеся к запуску спутниковые миссии STEP (Satellite Test of the Equivalence Principle — Спутниковый Тест Принципа Эквивалентности), разрабатываемый в Стэнфордском университете, французский проект MICROSCOPE (Micro-Satellite a trainee Compensee pour 1’Observation du Principe d’Equivalence) и итальянский Galileo Galilei. Они должны проверить точность выполнения принципа эквивалентности вплоть до 18-го знака после запятой!

Таким образом, все поразительные выводы ОТО, как и выводы СТО, имеют в своей основе не менее поразительно простой базис. Ясно поэтому, что шансы на пересмотр Теории Относительности с чистой совестью можно считать абсолютно нулевыми. Возможно лишь создание более общей теории, которая будет включать в себя ОТО в качестве предельного случая — так же, как СТО сво­

Тут, опять же, есть одна тонкость, заключающаяся в том, что действие гравитационного поля от действия ускорения нельзя отличить только в одной точке. Для протяженного тела появятся так называемые при­ливные силы, так что различие будет. Но это уже тема совсем, совсем Другого разговора. — Примеч. авт.

305

— Часть VI — j

дится к классической механике в случае малых скоростей, а сама ОТО сводится к ньютоновской теории гравитации в случае сла­бых гравитационных полей.

Первым, кто применил аппарат ОТО к анализу всей Вселенной в целом, был сам Альберт Эйнштейн. Его работа «Вопросы кос­мологии и общей теории относительности» вышла в 1917 году, вскоре после создания самой ОТО. Однако Эйнштейн находился в плену господствующих на тот момент времени представлений о стационарности Вселенной, т. е. о ее неизменности во времени. Вряд ли его можно за это винить, так как на начало XX века на­ходились ученые, которые отрицали даже существование других звездных систем за пределами нашей Галактики!

Но тем большим было удивление Эйнштейна, когда оказа­лось, что из уравнений ОТО следует принципиальная невозмож­ность пребывания Вселенной в стационарном состоянии. Она неизбежно должна так или иначе эволюционировать. Кстати, на качественном уровне довольно легко понять — почему. Ведь если Вселенная наполнена неподвижными друг относительно друга телами и между ними действует сила всемирного притяжения, то они, разумеется, должны притягиваться друг к другу. Ведь силы гравитации, хотя и ослабляясь по закону обратных квадра­тов, все-таки действуют на расстояниях вплоть до бесконечных. Таким образом, единственным вариантом, позволяющим суще­ствовать стационарной Вселенной, являлся вариант с нулевым давлением и плотностью вещества — т. е. совершенно пустая Вселенная, что вряд ли могло удовлетворить Эйнштейна.

Позволим себе еще одну ремарку. На самом деле многие (хотя и не все) классические космологические модели, речь о которых пойдет далее, как оказалось, могут быть выведены без привле­чения ОТО, с помощью одной лишь классической ньютоновской механики и теории тяготения (к сожалению, рамки этой книги заставляют нас воздерживаться даже от самых простых формул). Однако возможность эта, полезная в педагогических целях и по­тому часто встречающаяся на страницах популярной литерату­ры, должна быть обязательно подкреплена точными расчетами

306

— Вселенная как она есть —

теории относительности! Точно так же, как уже приведенная ра­нее формула для гравитационного радиуса черной дыры — он может быть получен из простых «классических» принципов, ко­торые на самом деле к черной дыре неприменимы. Так что та­кая возможность является своего рода счастливым совпадением (отражающим, впрочем, глубинные свойства нашего мира, явля­ющиеся темой другого рассказа).

Итак, стационарной Вселенной у Эйнштейна не получилось. Однако его вера в неизбежность именно такого вида мирозда­ния была столь велика, что он решился на «исправление» своей только что созданной теории: «Я пришел к убеждению, что урав­нения гравитационного поля, которых я до сих пор придержи­вался, нуждаются еще в некоторой модификации»¹.