Архив рубрики: Мир — взрыв

Извинение гения

Эйнштейн к решениям Фридмана отнесся ворчливо. Посчитал их неверными. Был недоволен, написал опро­вержение в журнал, где они были напечатаны.

Фридман послал Эйнштейну письмо, в котором веж­ливо спорил. Доказывал свое. Потом с Эйнштейном встретились коллеги Фридмана, советские ученые, ра­ботавшие тогда в Германии, и тоже старательно убеж­дали великого физика.

В конце концов произошло уникальное в эйнштейнов­ской биографии, хоть и закономерное событие: самокри­тичный, ироничный, чуждый важничанья и упрямства, Эйнштейн признал свою неправоту. Признал безупреч­ную верность решений Фридмана. Извинился перед Фридманом и потом во многих своих статьях ссылался на его исследование.

А как же с космологической постоянной? Дошло до того, что Эйнштейн публично отрекся от нее, как пра­ведник от бесовского наваждения. И объявил ее самой большой из всех ошибок, когда-либо им совершенных.

После этого три фридмановские модели Вселенной — конечная пульсирующая, бесконечная сжимающаяся и бесконечная расширяющаяся — начали жизнь в науке.

Сразу встал вопрос: какой из моделей отдать пред­почтение, какая ближе к реальности?

Дилемма решалась на основании конкретных наблю­дений и вычислений.

Пульс мира

Фридмановские модели не могли не двигаться. Мир с необходимостью обрел динамизм. Как же решался вопрос о его конечности или бесконечности?

Допускались обе эти возможности — дело зависело от средней плотности материи. При большой средней плотности вышел мир конечный и пульсирующий, как сердце. Такова закрытая космологическая модель Фрид­мана. А при малой средней плотности из уравнений вставала открытая модель — бесконечная, способная либо расширяться, либо сжиматься. Причем во всех слу­чаях тем быстрее, чем дальше от наблюдателя.

Эта особенность фридмановских моделей трудновата для наглядного представления: кажется нелепостью расширение сразу изо всех точек или сжатие сразу ко всем точкам (потому что в каждой может находиться наблюдатель). Но надо вспомнить, что речь идет не о движении тел в пространстве—времени, а о дефор­мации самого пространства — времени, самой системы отсчета (моллюска), о преобразовании действующих там метрических правил: чем дальше, тем заметнее ста­новятся изменения метрики. Прочувствуйте это хоро­шенько, вспомнив сказанное раньше о неевклидовой гео­метрии,— и будет, я думаю, понятно.

А вот наиболее существенное. В теории Фридмана впервые в истории космологии полностью отсутствовало что-либо специально придуманное, искусственно привнесенное, вроде космологической постоянной, сыгравшей у Эйнштейна и де Ситтера роль Атласа — вседержите­ля небес и звездного подметальщика. Прямо от земной физики, и только от нее,— ко всему миру. От падающего камня, от розетки Меркурия, от светового луча, согнув­шегося возле Солнца,— к безбрежным сонмам галактик. Нет в природе вещей, недоступных взгляду махонь­кой человеческой науки,— вот что было неявно заявле­но в трудах Фридмана.

Весь мир, все глубины его познаваемы с крошки Земли!

 

Что равно нулю?

Как шел Фридман к своей теории, придется умол­чать. Уместен лишь упрощенный пересказ логической канвы.

По Эйнштейну, из системы десяти мировых уравне­ний, написанных для Вселенной с «киселем» вещества (равномерным космологическим субстратом), удается извлечь одно. Левая его часть представляет собой про­изведение двух математических выражений, правая же, как положено в любых уравнениях, есть нуль. С на­чальных уроков алгебры вам известно: когда произве­дение равно нулю, обязательно равен нулю один из со­множителей. Вопрос заключается в том, какой именно. Какой сомножитель приравнять нулю?

Тут-то Эйнштейн и сделал выбор между движением и неподвижностью, отдав предпочтение последней. Он приравнял нулю тот из сомножителей, где содержалась величина, связанная со скоростью изменения средней плотности мировой материи. И отсюда, с помощью кос­мологической постоянной, извлек свою модель стацио­нарного замкнутого мира, ту самую, что оказалась по­том шаткой и ненадежной.

Фридман же, допустив в принципе нестационарность Вселенной, приравнял нулю другой сомножитель. И по­лучил целый класс новых, неожиданных решений. Все они представляли собой математические функции, из­меняющиеся с течением времени.

Здесь законен вопрос: а какого времени? Ведь если материи во Вселенной позволено двигаться, то, надо думать, и времени разрешено претерпевать изменения вместе с движущейся материей — как того требует тео­рия относительности. Можно ли тогда соблюсти стро­гость, рассуждая об изменении Вселенной в каком-то одном, едином времени? Не возрождается ли ньютонов­ская абсолютность?

Да, можно. Нет, не возрождается.

Положение спасает эйнштейновский моллюскде­формирующаяся система отсчета. В каждой точке одно­родной, лишенной крупных потоков и вихрей, Вселен­ной мы вправе представить себе моллюск, неподвиж­ный относительно ближайших космических окрестно­стей — так называемые сопутствующие координаты. В них последовательность мировых событий едина. А потому каждый наблюдатель, покоящийся относи­тельно сопутствующих координат, может пользоваться собственным временем для всей Вселенной. Строение и поведение моллюска как раз и дает космологическую модель мира.

Математик, летчик, космолог

Кто такой Фридман?

Математик ответит:

-О, это тот, что еще гимназистом опубликовал серьезное исследование, автор бесчисленных математи­ческих работ...

Метеоролог скажет:

-Кроме того, он — создатель превосходной теории атмосферных циклонов, видный геофизик, организовав­ший и возглавивший у нас службу погоды. Отличный организатор, человек заразительной активности...

Летчик добавит:

-Фридман был в рядах первых авиаторов, он эн­тузиаст воздухоплавания, участник рекордного исследо­вательского подъема на высоту 7400 метров. Вторым участником был знаменитый Федосеенко, погибший впо­следствии вместе с двумя товарищами при штурме 22-километровой высоты...

Астроном или физик-теоретик заключит:

-Все это так. Но главная заслуга Фридмана — его работы в области космологии.

Да, этот человек был многогранен, разносторонне талантлив, очень деятелен. По складу характера — пря­мая противоположность Эйнштейну. Вместо заветной эйнштейновской тишины и уединения, вместо «башни из слоновой кости» (по мнению Эйнштейна — идеаль­ное место для научной работы) у Фридмана — корзина аэростата, директорство в Аэрологической обсервато­рии, яростное воспитание молодых ученых. Он расцени­вал эту свою черту как недостаток, как склонность раз­брасываться. Нарочно ограничивал себя, сдерживал в рамках главной увлеченности, которой считал геофи­зику атмосферы, теоретическую метеорологию. И сде­лал в этой области немало.

Но судьба распорядилась так, что самым высоким и прочным памятником Фридману стала именно побоч­ная его работа, родившаяся из непреодолимого интере­са к глубинной проблеме теоретической физики — реля­тивистской космологии. Верный поклонник и тонкий знаток общей теории относительности, Фридман сумел по-своему решить эйнштейновскую систему мировых уравнений. В 1922 году он начал публиковать работы, в которых избавил релятивистский мир от окаменелого покоя, создал общепринятую ныне теорию расширяю­щейся Вселенной.

Он рано и нелепо умер — от брюшного тифа (в 1925 году, в возрасте 37 лет), ровно через два месяца после уникального и рискованного подъема на аэростате. И долго имя его как космолога оставалось в тени, по­тому что очень уж парадоксальной казалась выдвинутая им идея. Слава пришла к нему через несколько десяти­летий после смерти.