Тайны пространства и времени

Комаров Виктор Ноевич

Ситуация весьма заманчивая для авторов научно-фантастических произведений. Если бы модель Гёделя соответствовала действительности, то это означало бы, что все события, происходящие в окружающем нас мире сегодня, когда-то уже происходили и притом не один раз.

Альберт Эйнштейн присутствовал на докладе Гёделя, однако сейчас нам трудно судить о его подлинном отношении к излагавшимся идеям. На этот счет воспоминания очевидцев расходятся. Согласно одним из них, великий физик в ходе развернувшейся дискуссии заметил, что результаты, изложенные в докладе, ему не нравятся, согласно другим – он, наоборот, отнесся к идеям Гёделя с симпатией.

Много лет спустя известный индийский физик-теоретик С. Чандрасекар подробно исследовал

модель, предложенную Гёделем, и пришел к выводу, что возникающие в ней замкнутые траектории лишены физического смысла. Однако при этом Чандрасекар использовал метод так называемого физически разумного выбора. А подобный метод всегда связан с какими-либо произвольными интуитивными допущениями, и ему в полной мере доверять нельзя.

Правда, настораживает и то, что Вселенная гёделевского типа должна обладать парадоксальными свойствами. Например, в ней теряют смысл такие понятия, как «раньше чем» и «позже чем», то есть, по существу, утрачивают свое значение такие фундаментальные свойства времени, как единая направленность и необратимость.

Но в конце концов дело даже не в том, верна или неверна модель, предложенная Гёделем (судя по всему, она все-таки неверна). Ведь эта модель – только специальный частный случай. Существуют и другие модели, которые удовлетворяют уравнениям теории относительности и содержат замкнутые линии времени.

«Тот факт, что ситуация с возвращением в прошлое, описанная Гёделем, не проходит в предложенной им модели, – заметил по этому поводу Чандрасекар, – не исключает вообще подобной возможности в рамках общей теории относительности. Хорошо бы, конечно, доказать для общего случая невозможность замкнутых временоподобных мировых линий, но сейчас можно только сказать, что частный пример, предложенный Гёделем, оказался неверным».

Во всяком случае, показать, что подобные модели противоречат уравнениям общей теории относительности, никому не удалось.

Иными словами, из того, что циклические возвращения Вселенной к прошедшему невозможны в специальной модели, предложенной Гёделем, еще не следует, что вообще не может существовать мир с замкнутыми линиями времени. Это еще необходимо доказать. Кстати, возможность циклической Вселенной допускает и Дрейк. «Если наш пульсар действительно является остатком старой Вселенной, – говорит он, – то кто может утверждать, что до нее не было еще одной, а там еще и еще…»

Если повторяющая себя Вселенная в духе Гёделя пока что остается весьма маловероятной возможностью, которая хотя формально и не опровергнута, но ничем и не подтверждена, то другие варианты циклических моделей разработаны более детально. В этих моделях Вселенная пульсирует, то расширяясь, то сжимаясь и всякий раз проходя при этом стадию сверхплотной горячей плазмы.

Одна из таких моделей «сконструирована» английским астрономом Т. Голдом. Она основана на том, что современная физическая теория в принципе допускает «обращение времени». Если в уравнениях этой теории заменить направление течения времени на противоположное, то все события потекут в обратном порядке.

Вдохновившись «конструкторской» деятельностью Голда, другой английский астрофизик П. Девис решил построить свою «Вселенную», в известной мере противоположную Голдовской. В этой Вселенной направление течения времени в каждом новом цикле также меняется на противоположное, но в промежутке между соседними циклами, в период наибольшего сжатия, оно вообще не имеет направления! Что это значит с физической точки зрения, сказать трудно, поскольку в современных физике и астрофизике вопросы, связанные с поведением материи в экстремальных условиях, по существу еще не разработаны.

Любопытно также, что модель Девиса допускает проникновение через область наибольшего сжатия некоторых физических процессов из одного цикла в другой, разумеется, с соответствующей «переработкой». Именно в свете подобной возможности Девис пытается толковать так называемое

реликтовое излучение. Согласно существующей теории, это излучение должно было возникнуть на одной из ранних стадий расширения Вселенной и равномерно заполнить все мировое пространство. Однако в модели Девиса реликтовое излучение приобретает совершенно иной, и, прямо скажем, неожиданный смысл. Это уже не «посланец из прошлого», а, если можно так выразиться, отголосок… будущего! Именно отголосок, а не предвестник! Своеобразная «радиозаря» того цикла в эволюции Вселенной, который еще только должен наступить в будущем. При этом во Вселенной Девиса нарушается один из фундаментальнейших принципов современного естествознания, так называемый принцип причинности – «следствия не могут опережать свои причины». Но к этому принципу мы в свое время еще вернемся, а сейчас отметим, что существует еще одна модель развития Все ленной во времени, в известном смысле противоположная как модели Девиса, так и ряду других циклических моделей. Она разработана одним из учеников Эйнштейна Дж. Уилером. И в этой модели Вселенная тоже пульсирует, то сжимаясь, то раздуваясь, но всякий раз она возрождается из сверхплотного сгустка в ином виде, с новыми характерными параметрами и даже новым набором элементарных частиц. Мало того, во Вселенной Уилера нет вообще времени в обычном понимании этого слова – нет настоящего и нет будущего!

Никто, разумеется, не возьмет на себя смелость утверждать, что модели Годда, Девиса, Уилера и им подобные – это и есть точное описание нашей Вселенной. Да на это они, пожалуй, и не претендуют. Идет поиск. Нащупываются новые направления. Оцениваются и переоцениваются различные идеи. Осмысливаются новые факты…

И ценность перечисленных выше моделей на данном этапе развития науки о Вселенной определяется не столько степенью соответствия реальному положению вещей, сколько их эвристическим характером. Они побуждают к поиску новых пространственно-временных представлений, новых неизвестных фундаментальных физических закономерностей, новых форм причинных связей…

Теория и реальный мир

(беседа с доктором физико-математических наук А.Л. Зельмановым)

Московский космолог доктор физико-математических наук А.Л. Зельманов был одним из самых выдающихся советских астрофизиков-теоретиков второй половины XX столетия, отличавшийся оригинальным подходом ко многим проблемам современного естествознания.

Мы думаем, что предлагаемая беседа с А.Л. Зельмановым, составленная на основе нескольких интервью с этим незаурядным ученым, поможет читателям лучше разобраться в тех вопросах современной физики и астрофизики, которым посвящена настоящая книга и которые так или иначе связаны с проблемами пространства и времени…

Автор: С развитием науки нередко оказывается, что какая-то из основных физических теорий может быть выведена из более общей. В чем состоит специфика такого «перехода»?

Зельманов: Представим себе, что у нас есть две теории, одна из которых частная, то есть менее общая, другая – более общая. Общая теория применима к более широкому кругу явлений, чем частная. У этих теорий разные уравнения. И дело не просто в том, что уравнения общей теории позволяют производить более точные количественные расчеты. Между ними есть существенные качественные отличия. Если взять совокупности всех физических величин, которые входят в уравнения двух теорий, то окажется, что они различны. Есть некоторые величины, общие для обеих теорий, но есть и разные: в уравнениях общей теории одни, в уравнениях частной – другие. При этом чрезвычайно существенно, что появление новых величин в уравнениях более общей теории связано с применением новых понятий.