Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Однако своей цели тем не менее Эйнштейн добился — постро­енная им модель Вселенной с лямбда-членом действительно была стационарной. Причиной этого было то обстоятельство, что лямбда-член (с тем знаком, который выбрал для него Эйнштейн) на больших расстояниях действует как сила отталкивания, т. е. как эффективная антигравитация, уравновешивая таким обра­зом силу притяжения¹.

Кстати, слово «эффективная» используется нами не зря. «Истинной» антигравитации, исходя из современных представ­лений о природе тяготения, существовать не может. Роль же именно «эффективной» антигравитации для тяжелого предмета в повседневных условиях с успехом выполняет прочная веревка. Это грубая, но наглядная демонстрация отличия «истинного» от « эффективного ».

Что же представляла собой «Вселенная Эйнштейна»? Это была замкнутая статичная трехмерная сфера (называемая гиперсферой), вложенная (точнее — изучать ее свойства удоб­нее, считая ее вложенной) в некое фиктивное четырехмерное пространство (не путать с четырехмерным пространством- временем\). Привычным нам двухмерным аналогом гиперсферы является обычная сфера — воздушный шарик, например, если пренебречь толщиной его пленки. И так же, как треугольник, нарисованный на поверхности воздушного шарика, будет иметь сумму углов большую, чем имеет треугольник на плоской поверх­ности (180 градусов, как известно), треугольник во Вселенной Эйнштейна (образованный, например, световыми сигналами) тоже будет «поупитанней» своего плоского собрата.

Гипотетическое двухмерное существо, отправившееся в пу­тешествие по поверхности воздушного шарика, через некото­рое время вернется обратно, в ту же точку, откуда начало свое

¹ На самом деле, конечно, действовать как эффективная антигравитация лямбда-член будет на любых расстояниях, но на малых расстояниях эф' фект от его наличия, в силу малости, не представляется возможным из­мерить. — Примеч. авт.

308

путешествие, нигде не встретив при этом никакой границы. Аналогичным образом, световой луч (или, например, косми­ческий корабль) во Вселенной Эйнштейна, двигаясь все вре­мя «прямолинейно», тем не менее вернется обратно — тоже не встретив никакой преграды, не испытав никакого отражения!

Таким образом, мир оказывается замкнутым, имеющим ко­нечные размеры и конечный объем — но при этом безгранич­ным. И не знаем, как вам, читатели, а нам эта мысль доставляет определенное беспокойство — как о самой совершенной в мире тюрьме, откуда невозможно сбежать, ведь в ней нет стен, под ко­торые можно подкопаться, и решеток, которые можно перепи­лить. Не возбраняется куда-то двигаться, но тебя все равно рано или поздно вернет обратно.

И пусть со стороны такие слова кажутся несколько наивными в устах людей, априори запертых на одной-единственной плане­те, — вы-то, думаем, нас понимаете? Ведь это чуточку печальная, но все-таки необъяснимо притягательная возможность и даже своего рода привилегия для всех, интересующихся подобными вопросами, — размышлять о несопоставимо огромных, казалось бы, величинах времени и пространства и даже принимать их близко к сердцу.

Если же попытаться численно оценить размеры Вселенной Эйнштейна, то для плотности вещества ю~²⁹ г/см³ мы получим «радиус» Вселенной около з Гпк, а полную массу — ю²³ масс Солнца, т. е. «кругосветное путешествие» со скоростью света за­няло бы (по часам оставшихся на Земле, конечно) около 70 млрд лет, а число галактик составляло бы порядка одного триллиона. Это вполне значительная (но конечная!) величина, что должно было бы немного утешить Эйнштейна, придерживавшегося в то время так называемого принципа Маха, по которому инерция тела (т. е. сохранение им своей скорости в отсутствии действия внешних сил) обеспечивается гравитационным воздействием °стальных тел Вселенной.

Интересно отметить, что всего через несколько месяцев по- ^Сле опубликования статьи Эйнштейна появилась работа нидер­

309

ландского астронома Виллема де Ситтера, в котором было най­дено другое статическое решение для космологической модели с лямбда-членом — а именно решение с плотностью и давлени­ем вещества равным нулю, т. е. совершенно пустой Вселенной с одним только лямбда-членом. Статической она будет, потому что в ней совершенно ничего со временем не меняется — ведь плотность лямбда-члена, в отличие от плотности любых других компонент вещества и излучения, от времени не зависит. Не рас­тет при расширении, не уменьшается при сжатии — ни в целом (в среднем по Вселенной), ни в отдельных ее частях. Он не об­разует никаких пространственных сгущений или разрежений. Именно поэтому лямбда-член зачастую называется космологи­ческой постоянной.

Таким образом, Вселенная де Ситтера, как и Вселенная Эйнштейна, тоже будет вечной и неизменной. Но если в такую Вселенную поместить несколько пробных (т. е. не оказывающих никакого влияния ни на получившуюся модель, ни друг на дру­га) частиц, то они будут удаляться друг от друга по экспоненци­альному закону.