Вокруг Света 1974 № 01 (2400) - страница 30
Этот пример заставляет нас с большой осторожностью относиться ко всем определениям средней плотности материи, ибо во Вселенной вполне могут существовать еще не известные ее формы. Впрочем, и современные подсчеты известных форм материи не столь уж надежны. Взять хотя бы нейтрино. Потоки этих неуловимых частиц пронизывают космическое пространство (и нас с вами) во всех направлениях. Но о том, какова общая масса этих частиц во Вселенной, мы пока что можем судить весьма приблизительно.
Допустим, однако, что все эти трудности в конце концов удалось бы преодолеть и вычислить совершенно точное значение средней плотности. Получили бы мы в этом случае ответ на интересующий нас вопрос?
Вот тут-то, пожалуй, и начинается самое удивительное...
Дело в том, что все выводы общей теории относительности, касающиеся геометрии мира, справедливы для так называемой однородной, изотропной Вселенной. То есть такой Вселенной, свойства которой по различным направлениям и в разных, достаточно больших областях примерно одинаковы.
Астрономические данные, имеющиеся в нашем распоряжении, свидетельствуют о том, что в достаточно больших масштабах однородность Вселенной сколько-нибудь заметным образом не нарушается. Но следует помнить о том, что мы умеем наблюдать далеко не все космические объекты. Ведь еще совсем недавно мы даже не подозревали о существовании нейтронных звезд — пульсаров и квазаров... А сколько еще таких космических объектов, о существовании которых мы даже не подозреваем?
А в неоднородной, анизотропной Вселенной ситуация, как это недавно показал советский космолог А. Л. Зельманов, существенно усложняется. Получается так, что пространство Вселенной может быть сразу и конечным и бесконечным.
Теория этого вопроса (или, если угодно, парадокса) чрезвычайно сложна. Впрочем, возможно, столь же сложной была для современников Магеллана теория шарообразности Земли. («Позвольте, а почему тогда антиподы не падают с Земли, ведь они стоят по отношению ко мне вверх ногами?!») Так что попробуем расставить кое-какие ориентиры.
Абсолютны или относительны пространственно-временные отношения окружающих нас объектов? Всегда ли и всюду метр — это метр, а секунда — это секунда? Прошло уже более полувека, как Эйнштейн показал, что все эти величины относительны, что их характер целиком зависит от состояния движения данной системы. Так, в движущейся системе течение времени замедляется, а все масштабы длин сокращаются. Иначе говоря, в самолете метр короче, а секунда длиннее, чем на поверхности Земли. Правда, в этом случае разница столь неощутима, что ее пока невозможно обнаружить никакими приборами. Но при скорости системы, близкой к скорости света, эта разница дает о себе знать явственно. Сейчас это уже не только вывод теории, а и экспериментальный факт: «для нас», как показали опыты, время жизни сверхбыстрой элементарной частицы одно, «для частицы» — совсем другое. Равно как и ее размеры.
Но отсюда вытекает, что понятия «конечность», «бесконечность» тоже, видимо, относительны. Если Вселенная однородна, изотропна, то в ней есть одна-единственная физически преимущественная система координат. (Она как бы «вморожена в вещество».) Но если Вселенная неоднородна, анизотропна, то систем координат может быть множество. И тогда в одной движущейся системе Вселенная окажется бесконечной, а в другой — конечной. Подобно тому как метр в ракете не тождествен метру, лежащему на поверхности Земли.
Вот как далеко увела нас теория от классического вопроса: «Конечна или бесконечна?» Согласен, трудно смириться с новой постановкой вопроса. Но, с другой стороны, почему великая природа Вселенной обязательно должна согласовываться с выводами нашего земного, куцего «здравого смысла»?
«Тоннели» в иные миры?
Известный американский физик Р. Оппенгеймер рассмотрел в свое время любопытную теоретическую возможность. Предположим, очень большая масса вещества очутится в очень малом объеме. Тогда ее сжатие под действием собственного тяготения может стать неудержимым. Произойдет гравитационный коллапс — пространство замкнется...