Все о космосе

Космос. Астрономия. Вселенная. Наука

Leaf
Главная
Новости
FAQ по Астрономии
Астрословарь
Древняя астрономия
Современные теории
Метагалактика
Солнечная система
Статьи о космосе
Космонавтика
Галерея астрофото
Популярно о космосе
Карта сайта
Поиск
Обратная связь
Партнеры

Астрономия


Leaf Главная arrow Современные теории arrow Современные теории о космосе и жизни arrow Теории Леметра и Эддингтона



Теории Леметра и Эддингтона PDF Напечатать Е-мейл
Оглавление статей
Теории Леметра и Эддингтона
Страница 2

 

 

Теперь нам надо рассмотреть вторую группу теорий, также претендующих на рассмотрение эволюции вселенной в целом: это теории, касающиеся возможного расширения (или растяжения) вселенной.* Они являются более поздними и более детальными, чем те, которые основаны на незаконном обобщении принципа Карно. Но мы увидим, что креационисты желают использовать эти теории в прежних целях и пытаются снова сделать вывод об обязательном сверхъестественном рождении вселенной, о возможности развития вселенной лишь в одном направлении.

* (Как отмечает далее сам автор (стр. 213 книги), здесь и в дальнейшем имеется в виду расширение известной нам части вселенной, а не вселенной в целом, к которой понятие расширения вообще неприменимо. (Прим. ред.))

Поскольку эти теории были встречены весьма благожелательно не только в Англии, где мистически настроенный ученый Эддингтон особенно отличился в их защите, но также и некоторыми французами, причисляющими себя (как, например, Поль Куде) к последователям рационализма, поскольку сам римский папа одобрил их публично в своей речи 22 ноября 1951 г., с ними необходимо познакомиться достаточно подробно. Мы постараемся сначала показать, как большие ученые, находящиеся под воздействием религиозных предрассудков, проявляют настоящую научную нечестность, желая пренебречь даже в рамках той самой теории, которую они воздвигают, всем, что могло бы противоречить идее о творении. Затем, идя дальше, мы перенесем критику на самые основы теории, чтобы показать ее односторонний формализм и ее внутренние противоречия.

Экспериментальные основы теории расширяющейся вселенной. "Разбегание" спиральных туманностей

Когда источник звука перемещается, то достигающий нас звук отличается (мы имеем в виду не силу звука, а высоту его тона) от того, который мы слышим, если этот источник неподвижен. Находясь вблизи полотна железной дороги и наблюдая идущий по направлению к нам и сигналящий паровоз, мы можем заметить, что его гудок имеет более высокий тон, когда паровоз приближается, затем высота тона резко понижается, когда паровоз проходит мимо нас, и становится еще ниже, когда паровоз начинает удаляться от нас. Точно так же в спектре излучения, которое идет к нам от движущегося источника, линии спектра смещены по сравнению с теми же линиями в случае неподвижности того же самого источника. На основании спектрального анализа света, идущего от звезд, можно поэтому заключить, удаляются ли эти небесные тела от нас или приближаются к нам и с какой скоростью они движутся. Подобное исследование спектров спиральных туманностей привело к следующему выводу:

Все наблюдаемые спиральные туманности кажутся удаляющимися от нашей Галактики со скоростью, возрастающей пропорционально расстоянию этих туманностей от нее.

Удаление туманностей было обнаружено в 1919 г.; закон пропорциональности между скоростью и расстоянием был установлен американским астрономом Хабблом в 1929 г. Самые далекие от нас туманности, еще доступные для исследований, убегают от нас с исключительно большой скоростью, достигающей 65 С00 км/сек. Если допустить существование гораздо более далеких туманностей, то они должны были бы удаляться от нас со скоростью, превышающей скорость света (300 000 км/сек). Это противоречит теории относительности, согласно которой никакие тела не могут перемещаться с такой скоростью, поскольку их масса становится тогда бесконечно большой. Если же предположить, следуя многим ученым, специалистам в теории относительности, что противоречие с теорией относительности является лишь кажущимся, то можно придти к выводу, что от таких далеких галактик к нам не может дойти никакое излучение. Наконец, из факта удаления всех туманностей от пашей Галактики можно сделать вывод, что они должны удаляться также и друг от друга по такому же закону. Для астронома, находящегося на другой галактике, это явление имело бы точно такой же вид, как и для нас, что сразу же непосредственно доказывает отсутствие привилегированного положения нашего Млечного Пути.

Таковы факты. Посмотрим теперь, какие объяснения даются этим фактам.

Релятивистское объяснение Фридмана - Леметра

В то самое время, когда ученые задавали себе вопрос, является ли смещение спектральных линий в спектрах галактик следствием их действительного удаления и нельзя ли его объяснить другой причиной, влияющей на световые лучи на их пути между галактиками, была создана новая теория основывающаяся на некоторых результатах Эйнштейна. Эта теория определенно высказывается в пользу первой гипотезы и утверждает, что взаимное удаление спиральных туманностей друг от друга является реальным.

Теория расширяющегося пространства была развита сначала советским физиком Фридманом (1922) на строго научной основе. Затем бельгийский аббат Леметр (1925- 1927) принял ее и сделал из нее теологические выводы. Она была довольно мало известной в научных кругах до 1930 г. Но когда в 1930 г. эта теория была одобрена и принята Эддингтоном, она сразу же приобрела значительную популярность.

Леметр исходил из представления о вселенной, наиболее распространенного среди ученых, чрезмерно увлекающихся необоснованными выводами из теории относительности. Было бы слишком долго детально объяснять, в чем заключается это представление, о котором до сих пор мы делали лишь краткие намеки. Мы удовлетворимся лишь тем, что напомним о некоторых существенных пунктах, делая при этом необходимое различие между результатами, относящимися к локальным (местным) свойствам пространства и времени и представляющими собой научные достижения типично диалектического характера, и "моделями", посредством которых некоторые космологи, основываясь на систематических упрощениях и на рискованных обобщениях, некоторые ученые претендуют на схематическое изображение вселенной в целом.

Согласно принципам теории относительности Эйнштейна время и пространство связаны друг с другом и связаны с явлениями, в них происходящими, т. е. другими словами, связаны с материей в самом общем смысле этого понятия. Время и пространство не являются лишь неподвижным фоном, на котором протекают различные явления. Величина промежутка времени между двумя событиями изменяется, например, в зависимости от того, какими часами мы при этом пользуемся: движущимися или неподвижными относительно той системы, где происходят эти события. Свойства пространства настолько тесно связаны со свойствами времени, что следует рассматривать нашу вселенную, как обладающую не тремя, а четырьмя измерениями, из которых три - пространственные, а одно - временное. Но четвертое измерение - время, не играет при вычислениях точно такой же роли, как и остальные три измерения. Вместо того, чтобы говорить отдельно о пространстве и о времени, приходится говорить только об одном пространстве - времени. Но сами свойства этого пространства - времени зависят от количества и распределения материи, содержащейся в нем. В зависимости от того, больше или меньше имеется материи в данной области, пространство - время будет более или менее "искривлено" в этой области. Конкретно это выразится существованием в окрестности данной области большего или меньшего поля сил, притягивающих соседние материальные массы, большим или меньшим отклонением световых лучей и т. д.

Наконец, Эйнштейн обратился также и к проблемам космологии, т. е. к исследованию структуры вселенной, рассматриваемой как целое. Он заключил, что пространство, которое рассматривалось, начиная с Ньютона, как бесконечное, должно быть конечным, не являясь, однако, ограниченным: другими словами, луч света никогда не достигнет какой-либо "границы", но он не может бесконечно удалиться от начального пункта и в конце концов возвратится к этому пункту.*

* (Следует отметить, что взгляды Эйнштейна относительно конечности или бесконечности пространства не отличались определенностью. После того как Эйнштейн развил теорию замкнутой, не изменяющейся во времени вселенной (стационарной вселенной), основные черты которой мы здесь излагаем, в последующих работах он указывает, что расширяющаяся вселенная не обязательно должна быть конечной. Однако в самом последнем издании (The meaning of relativity", 1946) он определенно высказывается в пользу обычно принимаемой теории расширяющейся вселенной.)

В пространстве с меньшим числом измерений, а именно с двумя, человек, который будет идти все время вперед по поверхности шарообразной Земли, никогда не придет к ее "краю" (что имело бы место, например, в случае плоской дискообразной Земли), а возвратится на то же место, откуда он вышел, описав по земному шару круг. Наш путешественник мог бы обойти всю поверхность Земли, узнать, что она содержит конечное число квадратных километров, что на ней обитает конечное число жителей. Все на Земле казалось бы ему конечным, но он все же не обнаружил бы никаких ее границ.

Точно так же и во вселенной человек может согласно этим теориям, по крайней мере мысленно, описать и перечислить все звезды и все туманности, поскольку их общее число все же конечно. Однако при этой переписи, если ее выполнить, перемещаясь между небесными телами с невообразимо большой скоростью, никогда нельзя было бы достичь места, где вселенная кончалась бы и начиналось "нечто другое". Мы не будем продолжать наше сравнение, которое станет уже неточным, если мы пойдем по этому пути далее.* Действительно, наш предполагаемый путешественник, обегающий поверхность Земли с целью измерения и перечисления всего, что там находится, может покинуть эту поверхность. Он может подняться в воздух, он отправится, возможно, когда-нибудь в межзвездное путешествие. Но наш межзвездный путешественник не сможет никогда покинуть вселенную; он находится в ней и обязательно там останется. Нельзя сказать, впрочем, что он является в некотором роде пленником, поскольку для него не существует ничего вне вселенной.

* (Аналогия сохранится полностью, если приписать нашему путешественнику фантастическое свойство: как и его мир, он обладает лишь двумя измерениями и не может ни покинуть поверхность Земли, ни даже чувственно-наглядно представить себе направление "вверх". (Прим. ред.))

Работы Фридмана и Леметра, а также более поздние работы Гекмана, де Ситтера и самого Эйнштейна основываются главным образом на следующем теоретическом открытии.

Математические уравнения, которым должна удовлетворять вселенная Эйнштейна, не требуют обязательной устойчивости (т. е. неизменности во времени) вселенной. Существует целый ряд решений этих уравнений, согласно которым вселенная не может сохранять постоянные размеры, а должна обязательно или растягиваться или сжиматься, или попеременно то растягиваться, то сжиматься и не может оставаться в одном и том же состоянии (в настоящее время она расширяется). Говорят также, что колеблется "радиус" вселенной, характеризующий ее размеры так же, как, например, радиус Земли характеризует величину поверхности Земли. Впрочем, само значение этого радиуса очень трудно определить вследствие той неуверенности, которая имеет место сегодня в отношении фундаментальных данных относительно вселенной в целом. Крайние оценки колеблются между несколькими миллиардами и сотнями миллиардов световых лет (наиболее поздние оценки входят, в общем, в число наименьших).

Конкретный пример (в системе, имеющей на одно измерение меньше) позволит возможно лучше понять, в чем заключается это растягивание вселенной. Рассмотрим мыльный пузырь, к которому приклеилось несколько пылинок и предположим, что этот пузырь раздувается; его радиус увеличивается и взаимные расстояния между различными пылинками, находящимися на поверхности пузыря, увеличиваются все в одном и том же отношении. Если бы на одной из этих пылинок обитал воображаемый микроскопический астроном, который мог бы измерять расстояния на поверхности, не имея, однако, возможности покинуть эту поверхность, то он обнаружил бы, что все остальные пылинки удаляются от той, на которой он обитает. Он установил бы, что чем дальше находится от него пылинка, тем быстрее она удаляется; он пришел бы к выводу о пропорциональности скоростей удаления пылинок их расстояниям до его собственной пылинки. Однако это сравнение также не следует продолжать далее. Когда мы рассматриваем мыльный пузырь, мы сразу непосредственно видим, в чем заключается, если можно так выразиться, изменение его радиуса; напротив, невозможно чувственно-наглядно представить, в чем заключается растяжение или сжатие вселенной. Единственный конкретный смысл, который имеют для нас эти слова, передается наблюдаемыми следствиями предполагаемого растяжения или сжатия: удаление или, напротив, приближение спиральных туманностей.

Наблюдаемое удаление галактик объясняется, следовательно, по Фридману и Леметру, тем, что вселенная в настоящее время растягивается или, иначе говоря, расширяется. Если принять такую гипотезу, то необходимо сразу же добавить, что это растяжение не может быть однородным (изотропным), т. е. что оно не может быть в каждый момент одинаковым во всех точках и для любого интервала длины (как в масштабах атома, когда речь идет о расстояниях порядка световой волны, так и в бесконечно большом). Действительно, в этом случае оно оставалось бы для нас совершенно незаметным, так как наши единицы длины растягивались бы точно в той же пропорции, что и длины, которые измеряются. Точно так же воображаемый микроскопический астроном, обитающий на поверхности мыльного пузыря, мог бы заметить убегание других пылинок лишь при использовании единицы длины, связанной с пылинкой, на которой он все время живет. Если бы он взял в качестве единицы длины расстояние между двумя соседними пылинками, то он не заметил бы увеличения размеров своего пузыря. Возвращаясь к нашей собственной вселенной и выражаясь несколько более точно, скажем, что если взять за единицу длины метр или величину, связанную со световым излучением какого-либо известного металла (например, длину волны красной линии излучения кадмия,* мы не заметим ни растяжения поверхности Земли, ни растяжения солнечной системы, поскольку плотность материи здесь слишком велика по сравнению с плотностью материи во всей вселенной. Тенденция к расширению будет сдерживаться противоположными силами. Практически заметным будет лишь растяжение межгалактических расстояний. Следовательно, имеет место тот факт, что расширение вселенной совсем неощутимо в областях вблизи Земли, но становится весьма значительным в межгалактических пространствах. Именно этим объясняется характер того явления, которое мы наблюдаем.

* (Известно, что свет можно рассматривать как распространяющиеся электромагнитные волны. Длина волны для определенных световых лучей постоянна; в частности, для видимой световой радиации она колеблется между четырьмя десятитысячными миллиметра (нижняя граница для фиолетовых лучей) и почти восемью десятитысячными миллиметра (верхняя граница для красных лучей).)

В том виде, в каком мы ее изложили, теория расширения вселенной, несомненно, покажется многим читателям довольно неправдоподобной, и именно такое впечатление она произвела вначале на многих ученых. Сам Эддингтон, бывший одним из самых ревностных ее защитников, признавал со всей откровенностью:

"Теория, "растягивающейся" вселенной является в некоторых отношениях настолько безрассудной, что мы конечно, боимся себя ею скомпрометировать. Она содержит элементы, априори настолько непонятные, что вера в нее с чьей-либо стороны меня могла бы почти возмутить, если бы только я сам в эту теорию не верил"*

* ( Ed ding ton, Discussion sur l'evolution de l'uniyers, стр. 31.)

Эддингтон пытался, однако, дать весьма конкретное и поэтому понятное для всех объяснение расширения вселенной. В своем истолковании уравнений теории относительности, лежащих в основе теории Фридмана - Леметра, он говорит, что в них представлена наряду с ньютонианским притяжением сила космического отталкивания. Эта сила, пропорциональная расстоянию, практически неощутима сейчас в солнечной системе и даже в том местном скоплении звезд, куда входит Солнце. Она приобретает исключительное значение в случае больших расстояний, в частности, для различных спиральных туманностей. В то же время силы взаимного притяжения между галактиками становятся очень малыми вследствие очень больших расстояний между ними. Хотя это объяснение в некотором смысле вполне доходчиво, но оно, по существу, извращает истинный характер явления. Действительно, с одной стороны, оно достаточно лишь для факта постоянного расширения вселенной и остается беспомощным в не менее вероятном с точки зрения математических уравнений случае сжатия вселенной. С другой стороны, и это главное, оно прибегает к систематическому рассмотрению двух противоположных сил, что в корне противоречит релятивистскому представлению о вселенной и общей тенденции современной науки. Действительно, понятие силы конкретного происхождения (мускульная сила) все более и более представляется современным физикам как "метафизическое", поскольку оно связано с тенденцией свести к обычным человеческим действиям явления, весьма отличные по своим масштабам и природе. Эта позиция современных физиков согласуется, впрочем, с положениями диалектического материализма. Энгельс, защищая научный труд Гегеля, писал в предисловии ко второму изданию "Анти-Дюринга":

"Что касается специально Гегеля, то он во многих отношениях стоит гораздо выше современных ему эмпириков, которые думали, что объяснили все необъясненные еще явления, подставив под них какую-нибудь силу - силу тяжести, плавательную силу, электрическую контактную силу и т. д., или же, где это никак не подходило, какое-нибудь неизвестное вещество: световое, тепловое, электрическое и т. д. Эти воображаемые вещества теперь можно считать устраненными, но та спекуляция силами, против которой боролся Гегель, появляется как забавный призрак, например, еще в 1869 г. в инсбрукской речи Гельмгольца".*

* (Ф. Энгельс, Анти-Дюринг, Госполитиздат, 1951, стр. 11.)



<Предыдущая   След.>