И когда они приблизились мысленным взором к цели... конца мира они не нашли. Его не оказалось. Расчеты показали, что реальный мир не может иметь конца. Он был лишь во фридмановских решениях и являлся следствием идеализации вселенной, упрощений, допущенных автором. Конец мира был своеобразным наказанием за несовершенство математического аппарата, которым пользовался Фридман.
Лифшиц и Халатников, проведя чрезвычайно сложные расчеты, убедились, что вселенная никогда не съежится, как высохший плод, что, если она когда-нибудь и начнет сжиматься, это сжатие не будет столь велико, чтобы звездные миры слиплись в комок. Математический анализ показал, что из общей теории относительности не вытекает гибель вселенной. Огромным достижением советских физиков является то, что они подтвердили строгим математическим расчетом бесконечность развития мира – одно из принципиальных положений диалектического материализма.
А что можно сказать о другом, не менее загадочном этапе развития мира, о его начале? Путешествие в район возникновения вселенной пока невозможно. По мнению академика Л.Д. Ландау, это еще не по силам современной науке.
Что делал бог до сотворения мира?
Мало ли вопросов, которые еще не по силам науке, но над которыми думают ученые: что такое вселенная, как она устроена, почему вселенная существует?
«Первый вопрос представляется самым простым, и мы можем дать на него бойкий, хотя и неполный, ответ, пробормотав что-то о материи, тяготении, времени и протоплазме. Отвечая на второй вопрос, мы отваживаемся говорить о законах природы, о «тепловой смерти» и разбегании галактик. Однако в ответ на вопрос: «Почему вселенная существует?» – мы можем лишь воскликнуть: «Один бог знает!» И по-видимому, это и есть «предельная» информация».
Таков шуточный анализ состояния вопроса о познании вселенной, который делает один из виднейших современных ученых – американский астроном Харлоу Шепли. Но эта проблема, несмотря на свою кажущуюся безнадежность, тем не менее не теряет своей притягательности.
Загадка рождения вселенной не перестает будоражить воображение. Появился целый набор гипотез. Есть среди них и такая, которая вообще отрицает какое бы то ни было начало. Прошлое мира, утверждает она, столь же бесконечно, как и его будущее. «Существует непрерывное творение, материи из «ничего», необходимое, чтобы компенсировать потерю того вещества, которое вследствие расширения материальной вселенной вытекает «через край мира». Но физика не дает оснований для таких предположений.
Все-таки, доказывает математика, начало мира было. Было, хоть эта проблема относится к числу «неприятных». Почему «неприятных»?
– Да потому, – объясняет Халатников, – что у людей, впервые слышащих об удивительных результатах космологии, возникает естественный вопрос: а что было до начала возникновения вселенной? Но так как начало течения времени совпадает с возникновением вселенной, то такой вопрос является бессмысленным. Ведь понятия «до» и «после» без привлечения понятия времени теряют смысл.
Даже блаженный Августин, живший в V веке и прославившийся воинствующим религиозным мракобесием епископ, которому принадлежат слова: «Лучше сжечь еретиков живьем, чем дать им коснеть в заблуждениях» – и тот задумывался над актом рождения вселенной. В своей исповеди он задается вопросом: «Что делал бог до того, как он создал мир?» Его явно не удовлетворял известный ответ: «Бог был занят тем, что создавал ад для людей, задающих глупые вопросы».
– Время возникло вместе с миром, оно, стало быть, принадлежит миру, и поэтому в то время, когда не существовало вселенной, не было и никакого времени, – говорит один из создателей квантовой механики, Гейзенберг.
Космический замок
Особенно увлекает ученых решение таких проблем, как первоначальный состав мира, его строение. Из какого вещества, из каких элементарных частиц состояла вселенная в детстве, была ли она горячей или холодной? Очень горячей и состояла почти из одних нейтронов, уверяют американские ученые Гамов, Альфер и Герман и называют даже цифру – миллиард градусов через 10 минут после начала расширения. Академик Я.Б. Зельдович, напротив, считает, что в начальной стадии вселенная была холодной и состояла из протонов, электронов и нейтрино. Только в холодном состоянии и только в присутствии нейтрино протоны и электроны могли слипнуться в атомы водорода, который, как известно, преобладает в природе. Будь на месте нейтрино нейтроны, наш мир состоял бы в основном из гелия и других элементов, более тяжелых, чем водород. Действительность, таким образом, поддерживает точку зрения Зельдовича.
Зельдович сумел мысленно проследить и первые этапы расширения вселенной, во время которых массы водорода (настолько холодные, что он был жидким или даже твердым) могли распасться на отдельные гигантские капли или глыбы. Разлетаясь во все стороны и снова притягиваясь друг к другу, они постепенно сливались, образуя зародыши звезд, а затем и сами звезды.
Это одна из новейших гипотез сотворения мира, но не единственная. В настоящее время существует 15 гипотез, предложенных учеными многих стран, стремящимися объяснить происхождение Земли и солнечной системы. И ни одна из них не является полностью удовлетворительной. «Если бы мы знали не так много, нам пришлось, бы меньше объяснять...»
Нейтринную точку зрения на начальный период развития вселенной развивают академик Б.М. Понтекорво и доктор физико-математических наук Я.А. Смородинский. Они приписывают нейтрино и их антиподу – антинейтрино, частицам невидимым и до недавнего времени неуловимым, особую роль в формировании вселенной. Они считают, что когда-то масса нейтрино и антинейтрино была очень большой, гораздо большей всех остальных видов материи. Их было значительно больше, чем протонов, нейтронов, электронов и других элементарных частиц. В те времена ученым не пришлось бы далеко ходить в поисках антимира. Нейтрино и антинейтрино представляли удивительный пример содружества вещества и антивещества, мира и антимира. Содружества, подтверждавшего красивую идею о равноправии вещества и антивещества, идею симметрии мира, которую в наши дни вселенная, по-видимому, окончательно утратила. Но и это не единственная гипотеза, трактующая вопросы образования вещества и антивещества.
Итак, говоря словами одного из современных астрономов, «мы набросали перед читателями что-то вроде эскиза космического замка. Конечно, мы не закончили нашего строительства. Я не могу даже сказать, закладываем ли мы фундамент или кроем крышу. Вероятнее всего (и это самое большее, на что мы можем рассчитывать), мы строим какое-то вспомогательное помещение перед возведением самого здания».
Развивающаяся наука, несомненно, поможет ученым построить в нашем представлении великолепное, величественное здание нашего мира. Сегодня мы можем сказать о вселенной гораздо больше, чем в свое время могли сказать о ней наши предки, которые не шли в своей дерзости дальше утверждения, что в центре мироздания находится Земля или Солнце. Мы давно перешагнули через это эгоистическое заблуждение. А наши потомки, несомненно, перешагнут через путы, которые сегодня еще сковывают наш разум. Они с еще большей легкостью перешагнут через незнание, непонимание многих законов природы. И наш образ мышления, увы, наверняка назовут примитивным.
Участие в игре грандиозной
Да и что в этом удивительного! Мы изучаем космос всего несколько тысячелетий. По космическим часам это пустяк. За это время Плутон, например, сделал всею какой-нибудь десяток витков вокруг Солнца. А ведь число и возможности наших органов чувств ограниченны. Правда, человек давно призвал себе в помощь технику. Уже сегодня есть электронные вычислительные машины, способные «рассчитать» всю вселенную. Теория относительности Эйнштейна дает возможность по распределению масс небесных тел в мировом пространстве предугадать законы их движения, расположение в будущем. Узнать, что будет с миром через тысячу, через миллион лет, – эта задача принципиально решается сегодня. Принципиально... Чтобы решить ее фактически, надо было бы задать машине уравнение, в котором описан весь сегодняшний мир во всех подробностях. Уравнение, в котором бы каждая галактика, каждая звезда, каждая пылинка заняли свое место. И машине останется всего лишь транспонировать это уравнение в будущее, как транспонирует музыкант мелодию из одной тональности в другую.
Но этих-то подробностей об окружающем нас мире и не хватает современной науке. Ученые видят вселенную лишь на расстоянии видения самых сильных радиотелескопов. Правда, мощь телескопов все время повышается. Они видят все дальше и дальше. За последние сорок лет радиус обозреваемого пространства увеличился в десять тысяч раз. А если радиус сферы, куда могут проникнуть телескопы, увеличить всего в 10 раз, то число звезд возрастет примерно на число с 23 нулями! И все-таки мы можем лишь сказать, сколько звезд нам известно, но не можем знать, сколько небесных тел живут вне поля нашего зрения.
То, что сейчас от нас далеко, было когда-то близко. Когда вселенная только начала расширяться, далекие сейчас миры были где-то рядом с нами и участвовали в формировании нашего участка звездного мира. В своем движении органично связанные, переплетающиеся части вселенной взаимодействуют, влияют друг на друга. Присутствие материи меняет свойства пространства и времени. Каждая звезда, каждая планета вносит свой вклад в картину мира. И делать выводы о вселенной в целом нельзя, не зная жизни ее отдельных частей.
Вот почему «думающая» машина, не знающая того, чего не знает человек, не может справиться с принципиальной трудностью предсказания картины будущего мира, хотя математически эта задача ей по плечу.
Да так ли уж важно нам заглянуть во вселенную 300-го или 500-го века, не пройдя этапа ее постепенного познания, не понимая скрытых еще законов ее развития, не пережив психологическую эволюцию человеческого разума?
Когда-то людей, пытавшихся заглянуть в будущее, называли пророками. Но что бы сказали древние пророки, если бы кто-нибудь поведал им об открытиях науки нашего, XX века? Они не поверили бы своим ушам! Наше видение мира, по словам Шепли, без сомнения, также несовершенно, но мы по крайней мере сознаем, что принимаем участие в игре, гораздо более грандиозной, чем считали в древние времена.
– Мы надеемся, – говорит ученый, – что будущее принесет нам более фундаментальные знания и более великие идеи. Конечно, придут и более глубокие мысли, и шире будет область господства разума, совершеннее понимание функций человеческого мозга, выше честолюбие людей, принимающих участие в самых великих явлениях природы – явлениях космических масштабов.
Космическое омоложение
Есть многое на свете, друг Горацио,
о чем не снилось даже нашим мудрецам.
Уильям ШЕКСПИР
Исчез день
Четыре с половиной века назад Магеллан, португальский капитан на испанской службе, начал плавание с целью достичь Молуккских островов западным путем. Вопреки учению церкви он верил в шарообразность Земли и надеялся, что Американский материк можно обогнуть с юга. Он преодолел труднейшую часть пути, пересек Атлантический и Тихий океаны и, почти достигнув царства пряностей, погиб в стычке с жителями Филиппинских островов. Лишь двум кораблям из пяти начинавших плавание удалось достичь цели. Здесь они разделились. Один направился в обратный путь, но был захвачен португальцами. Другой, во главе с опытным моряком дель Кано, продолжал двигаться в западном направлении через Индийский океан. Обогнув Африку, он вскоре достиг островов Зеленого мыса, на которые эскадра заходила в начале пути. Здесь, по существу, закончилось первое кругосветное путешествие. Его завершили 18 человек из 265. И этим 18 морякам довелось стать первыми людьми на Земле, потерявшими в плавании... день.
Высадившиеся на берег моряки были поражены. Судовой календарь в этот день показывал среду, а люди на острове утверждали, что у них четверг.
Тщательная проверка судового журнала «Виктории» не обнаружила ошибки. Записи велись правильно. Моряки были уверены, что ошибаются островитяне: ведь на берегу никто не ведет записей.
Так, завершив первое кругосветное плавание, моряки привезли в Европу новую тайну. Календарь на борту отстал на сутки от календаря на берегу. Во время плавания были потеряны не только люди и корабли, но и целые сутки...
Весть о загадочной потере взволновала весь цивилизованный мир. Понадобилась большая прозорливость и даже смелость, чтобы в то время связать потерю суток с вращением Земли. Корабли плыли почти три года, и потеря накапливалась постепенно и незаметно. В наши дни, в век реактивных самолетов, можно вылететь в западном направлении и, перемещаясь вместе с Солнцем, вернуться в исходную точку. На такой полет будут затрачены ровно сутки, но человек в самолете все время будет видеть Солнце в зените так, что по Солнцу его «время» будет неподвижно. Он не должен будет переворачивать календарь, так как в самолете день не сменится ночью, хотя часы на руке пилота покажут, что на кругосветное путешествие ушло 24 часа.
Сын старше отца
Оставшиеся в живых спутники Магеллана «помолодели» на сутки по сравнению с остальными жителями Земли. В то время этот факт взволновал массы людей, пожалуй, сильнее, чем нас волнует возможность омоложения при полетах на космических ракетах.
Конечно, между этим омоложением и географическим омоложением спутников. Магеллана есть существенная разница. Омоложение при дальних космических полетах может оказаться действительно реальным, в то время как географическое омоложение имеет совершенно формальный характер. Ведь бабочка-однодневка, совершив кругосветный полет на реактивном самолете и вернувшись через сутки в точку отлета, умрет одновременно с такой же бабочкой, не покидавшей аэродрома.
Совершенно иначе будет с будущим космическим путешественником, летящим на сверхскоростной ракете. Из теории относительности следует, что в ракете, летящей со скоростью, близкой к скорости света, время будет течь заметно медленнее, чем время на Земле. Это значит, что часы на ракете будут идти медленнее, чем часы на Земле; пульс космонавта, если его измерить при помощи земных часов, будет биться медленнее, чем пульс его товарища, оставшегося на Земле. Словом, все процессы, в том числе и старение живого организма, будут соответственно замедлены.
Расчеты показывают, что при скорости ракеты в 240 тысяч километров в секунду, то есть при скорости, равной 80 процентам от скорости света, время в ракете замедлится настолько, что за каждый земной час на ракете будет протекать всего 36 минут. Бабочка-однодневка будет жить в такой ракете по земным часам около полутора суток (по часам, находящимся в ракете, она, конечно, проживет ровно сутки).
Если двадцатилетний космонавт пробудет в полете на такой ракете 30 лет, то, вернувшись на Землю пятидесятилетним человеком, он обнаружит, что его сверстники постарели на 50 лет и стали семидесятилетними стариками. Они израсходуют на 20 календарей больше. Сын космонавта, родившийся в день отлета отца, станет его сверстником; он встретит пятидесятилетнего отца в день своего пятидесятилетия.
Более того, если полет по часам космонавта продлится свыше 30 лет, то его сын окажется старше отца!!!
Как понять разницу между «космическим» и «географическим» омоложением?
Почему мы считаем первое реальным, а второе кажущимся?
Дело в том, что время в реактивном самолете течет практически с такой же скоростью, что и на Земле. Длительность жизни бабочки, скорость биения пульса человека, движение стрелок часов не зависят от видимого движения Солнца. Стоит ли Солнце неподвижно над летящим на запад реактивным самолетом или движется над полем аэродрома, скорость течения времени от этого не меняется. Все различие объясняется лишь тем, что мы условились срывать листок календаря в полночь, то есть ровно через двенадцать часов после того, как Солнце достигло высшей точки на небосводе. А из окна нашего самолета Солнце всегда видно в одинаковом положении, так что срывать листки календаря, по условию, нельзя. Парадокс состоит в том, что в этом самолете время течет, а счет суток, связанный с восходом и заходом Солнца, прекращается.
Если же условиться срывать листки календаря каждые 24 часа, руководствуясь не Солнцем, а часами, то все придет в норму. Парадокс исчезнет.
Можно привести еще один аргумент, не имеющий особого научного смысла, но зато обладающий большой наглядностью. Время не зависит от количества видимых восходов и заходов Солнца. Задвинув шторы или забравшись в подвал, мы не будем видеть смены дня и ночи. Но и в подвале мы не перестанем стареть. Остановив часы, нельзя остановить хода времени. Время течет независимо от воли и сознания человека. Оно течет в соответствии с законами природы, а эти законы таят в себе много неожиданностей.