Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

При этом есть одно принципиальное отличие современной космологии от остальных наук. Как известно, основой науки является эксперимент, его проверяемость и повторяемость. Но Вселенная у нас существует в одном экземпляре (впрочем, в даль-

¹ В дальнейшем под словом «науки» всегда будут пониматься «естествен­ные науки». С сожалением вынуждены признаться, что по крайней мере один из авторов целиком и полностью разделяет точку зрения велико­го нашего физика Льва Ландау: что науки бывают «сверхъестественные, естественные и неестественные». Причем стоит заметить, что к сверхъес­тественным наукам он относил одну лишь математику. В другой же ре­дакции высказывание звучит еще более жестко: «естественные, неесте­ственные и противоестественные». — Примеч. авт.

300

нейшем будет рассказано о гипотезах, данный постулат слегка корректирующих), и никакое экспериментирование с ней — к со­жалению или, скорее, к счастью — невозможно.

Данное обстоятельство не столь умозрительно, как это может показаться с первого взгляда. Так, в качестве иллюстрации, ка­кие реальные проблемы оно порождает, можно привести следу­ющий пример. Чуть дальше будет рассказано о реликтовом излу­чении — «эхе» Большого Взрыва, дошедшем до наших времен, и о его анизотропии (т. е. о неоднородности распределения темпе­ратуры реликтового излучения по небу). Так вот, при изучении данной анизотропии на больших масштабах (когда два направ­ления на небе разделяет большой угол) возникает так называе­мая проблема cosmic variance.

Cosmic variance в буквальном переводе с английского означа­ет «космическое отклонение» (или — для знакомых с основами математической статистики это скажет больше — «космическая дисперсия»), но общепринятого русскоязычного термина до сих пор не существует. Смысл данной проблемы заключается в следу­ющем: процессы, приведшие к образованию анизотропии, носят вероятностный характер. Таким образом, все измеряемые нами величины неизбежно будут иметь статистическую (т. е. неустра­нимую в принципе) ошибку, уменьшить которую можно, только увеличивая число экспериментов. Например, если мы бросим монетку два раза, то не будет ничего удивительного, если оба раза выпадет «орел». Добиться, чтобы «орел» выпал примерно в половине случаев, как это предсказывает теория вероятности, можно лишь большим числом подкидываний (экспериментов).

Но Вселенная, как уже было сказано, у нас всего одна. Все, что произошло, — произошло один раз, переиграть нельзя. Для анизотропии на малых масштабах положение спасает то, что та­ких маленьких пятнышек на небе можно выделить много, так что усреднять можно по ним. А вот с анизотропией на больших масштабах помочь не может ничто. И это очень жаль, потому что (как, опять же, будет рассказано далее) влияние загадочного лямбда-члена («темной энергии») на анизотропию реликтового

301

— Часть VI —

излучения наиболее явно проявляется именно на больших мас­штабах.

Впрочем, мы немного забежали вперед. Итак, космология в современном понимании, как уже было сказано, возникла в на­чале XX века. Вообще начало XX века было поистине «золотым веком» физики. Ведь именно тогда были созданы две теории, ко­торые легли в фундамент всего современного здания физики, — теория относительности и квантовая теория. Разумеется, не ста­ла исключением и космология, ныне она широчайшим образом использует весь аппарат, результаты и выводы этих двух теорий. Однако, не умаляя роли квантовой теории, не будет преувеличе­нием сказать, что именно теория относительности не просто лег­ла в основу, а была тем самым решающим толчком, приведшим к созданию космологии как науки.

Как известно (но будет нелишним еще раз напомнить), тео­рия относительности была создана гениальным немецким физи­ком Альбертом Эйнштейном. Сначала, в 1905 году, была создана Специальная Теория Относительности (СТО), которая изуча­ет движение тел со скоростями, близкими к скорости света, но при этом не рассматривает эффекты гравитации и процессы в неинерциальных (ускоренных) системах отсчета. Так как в по­следнее время «опровергатели Эйнштейна» опять сильно акти­визировались, полезным будет сказать, на каких очень простых постулатах базируется СТО.

А постулатов этих всего два.

Первое. Все законы природы одинаковы для всей инерци- альных (т. е. движущихся без ускорения) наблюдателей. Это — известный задолго до Эйнштейна принцип относительности Галилея, правоту которого подтверждают не только точные фи­зические эксперименты, но и весь наш повседневный опыт. Не случалось ли вам, читатель, сидя в поезде, гадать: то ли тихо тро­нулся ваш поезд, то ли — соседний? А ведь тронувшийся поезд хоть небольшое, да испытывает ускорение. Если же ускорение (и разнообразную тряску с вибрацией) совсем убрать (и не апел­лировать к априори неподвижной для нас Земле), то отличить,

302

какой поезд едет, а какой стоит, — будет невозможно в принци­пе, никаким мыслимым и немыслимым опытом. Как говорится, кто едет, кто стоит — «зависит от точки зрения».