Тайны пространства и времени

Комаров Виктор Ноевич

К сожалению, астрономические наблюдения некоторых выводов из модели Шкловского и Кардашева, увы, не подтверждают.

Как же тогда объяснить, не прибегая к теории «инфляционной Вселенной», фактически наблюдаемую однородность и изотропию Вселенной, означающую, что свойства ее любых достаточно больших областей приблизительно одинаковы, а любые направления равноправны?

Несколько лет назад советские теоретики В.А. Белинский, Е.М. Лифшиц и И.М. Халатников обнаружили неизвестное ранее решение уравнений Эйнштейна, согласно которому расширение Вселенной может носить колебательный характер, особенно бурный на самых ранних этапах. В тот период каждый элементарный объем вещества не только

испытывал расширение, но, как говорят физики, «осциллировал» – то растягивался, то сжимался.

Опираясь на этот результат, американский ученый Мизнер предложил физическую модель Вселенной, в которой на раннем этапе отсутствует оптический горизонт и возможно перемешивание неоднородностей, а следовательно, и выравнивание физических условий. Эта модель получила название «модели перемешанного мира» или «модели миксмастера». По идее Мизнера, в рамках подобной модели свет успевает обойти мир большое число раз по всем направлениям.

В модели миксмастера процесс удаления Вселенной от начала расширения носит колебательный характер, причем любой момент мирового времени отделяет от начального момента бесконечное число колебаний.

Благодаря этому в модели миксмастера, хотя и существует начальный момент Т = 0, Вселенная все равно оказывается бесконечной во времени. Бесконечной в том смысле, что с начального момента в ней произошло бесконечное число событий.

Таким образом, в модели миксмастера мы сталкиваемся с парадоксальной ситуацией: с одной стороны, космологическое время имеет начало, а с другой – оно является бесконечным. И чем дальше мы углубляемся в бесконечное прошлое, тем медленнее оно «течет».

Характерно, что подобно Эйнштейну, Мизнер в своей модели связывает время с материей: «Материя не существует «в» пространстве и «во» времени, – подчеркивает он, – она сама формирует свое пространство и свое время».

Начиная с появления теории относительности и квантовой физики, мир физики приобретал все более непривычные с точки зрения классической науки черты и вполне заслужил название «все более странного мира». И в этот «все более странный мир» отлично вписались и квазары, и космические струны, и сетчатая структура Вселенной, и частицы с дробным электрическим зарядом – знаменитые кварки… И модель миксмастера так же весьма неплохо соответствовала бы этому «все более странному миру», если бы не одно «но». Последующие расчеты астрофизиков, главным образом советских, показали, что реальность мизнеровского «перемешивания мира» весьма и весьма проблематична. Для этого Вселенной нужно приписать такие физические характеристики, осуществление которых чрезвычайно маловероятно. При любых других условиях свет в лучшем случае успеет обойти мир самое большее один раз. Но для реализации мизнеровской идеи «перемешивания» этого заведомо недостаточно. А если не происходит перемешивание, то не работает и вся модель Мизнера – ведь реальная Вселенная все-таки однородна и изотропна. Поэтому в настоящее время теоретики склоняются к тому, что однородность и изотропия были присущи Вселенной уже с первых мгновений расширения.

Но если не годятся ни модель «с остановкой», ни модель «миксмастера», то как быть с возрастом «Джи-Пи – 1953»? Принять вариант, о котором говорил Дрейк? Он, разумеется, достоин «все более странного мира», и все же к подобным предположениям следует относиться с большой осторожностью. Тем более что Дрейк известен своей склонностью к фантастическим идеям. Естественнее предположить, что подсчет возраста загадочного пульсара связан с какими-то недоразумениями. Кстати, со временем выявилось именно такое отношение астрофизиков к этой проблеме…

В конце концов дело не только в таинственном

пульсаре. И без него существуют и разрабатываются различные циклические модели Вселенной…

Здесь, однако, целесообразно сделать небольшое отступление. Поскольку речь зашла о возрасте небесных тел, то стоит сопоставить между собой данные, которыми располагают современные науки о возрасте различных космических объектов, в том числе и Земли. Ведь возраст небесных тел – это их положение на «оси времени»!

Загадки возраста

От того, в какой мере измеренная учеными продолжительность существования небесных тел соответствует истинному положению вещей, во многом зависит справедливость наших представлений об истории Вселенной и ее будущем, и прежде всего об истории и будущем планеты, на которой мы живем.

До сравнительно недавнего времени возраст Земли считался твердо установленным фактом. В 1956 году он был определен приблизительно в 4,5 миллиарда лет. Что же касается возраста Вселенной, то исходя из скорости разбегания галактик, он принимался равным промежутку времени от 10 до 29 миллиардов лет. Отличие этих чисел в два раза не слишком беспокоило астрофизиков и космологов, поскольку это расхождение считалось следствием некоторой неточности наблюдательных данных.

Однако в действительности ситуация не столь проста и очевидна, как это принято было считать. Дело в том, что за последние годы был обнаружен ряд фактов, которые не только не укладываются в существующие представления о сроках существования космических тел и их систем, но и нередко вступают в очевидные противоречия друг с другом.

Что касается возраста Земли, то возможность его экспериментального определения, не зависящего от различных мифологических представлений, по сути дела, появилась лишь в XX столетии, в связи с открытием явления радиоактивности. Уже в 1926 году были получены первые экспериментальные данные о нижнем пределе возраста нашей планеты, основанные на содержании свинца в урановых рудах, накопление которого является конечной стадией радиоактивного распада урана. Этот «нижний предел» составил тогда 1,5 миллиарда лет. Однако спустя некоторое время Э. Резерфорд, исходя из содержания в урановых рудах изотопов урана-235 и 238, увеличил этот «предел» до 3 миллиардов лет.

Наконец, в том же 1926 году было высказано предположение, что наша планета и найденные на ее поверхности метеориты образовались в процессе формирования Солнечной системы в одно и то же время. И следовательно, по возрасту «небесных камней» можно определить и возраст Земли. Используя уран-свинцовый метод, исследователи пришли к заключению, что возраст Земли составляет 4,55 миллиарда лет. К аналогичным результатам при определении возраста метеоритов приводили и другие методы, основанные на анализе так называемого изотопного состава других, содержащихся в метеоритах элементов.

При этом, однако, предполагалось, что изотопный состав этих элементов на Земле в точности совпадал с их составом в метеоритах, хотя этот факт не является строго доказанным. Поэтому полученные при указанном предположении результаты не могут считаться ни безусловно очевидными, ни тем более окончательными. По-видимому, можно лишь утверждать, что наша планета существует не менее 4,5 миллиарда лет. Дело в том, что, по мнению большинства геологов и геофизиков, твердая поверхность Земли была многократно переработана под действием как земных, так и космических факторов. А это значит, что на Земле в принципе могли сохраниться образцы пород, относящиеся к значительно более древним эпохам ее существования.