Рождение космологии

Эйнштейн попытался использовать подобный принцип для описа-
ния Вселенной как целостного образования. Его ожидало столкнове-
ние с парадоксом Бентли. В 1920-е годы большинство астрономов ве-
рило в то, что Вселенная однородна и статична. Поэтому Эйнштейн
отталкивался от предположения, что Вселенная однородно запол-
нена пылью и звездами. В одной из моделей Вселенная сравнивается
с большим воздушным шаром или мыльным пузырем. Мы живем на
его поверхности. Звезды и галактики, которые мы видим вокруг себя,
можно сравнить с точками, нарисованными на поверхности воздуш-
ного шарика.

К своему удивлению, всякий раз, когда Эйнштейн пытался решить
собственные уравнения, он приходил к выводу, что Вселенная дина-

мична. Ученый столкнулся с той самой проблемой, которую сформу-
лировал Бентли более чем за два столетия до того. Поскольку грави-
тация всегда притягивает и никогда не отталкивает, ограниченное
количество звезд должно взорваться в огненном катаклизме. Однако
это противоречило господствующему в начале XX века мнению, гла-
сившему, что Вселенная как раз статична и однородна.

Несмотря на всю свою революционность, Эйнштейн не мог по-
верить, что Вселенная может двигаться. Подобно Ньютону и мно-
жеству остальных ученых, Эйнштейн верил в статичную Вселенную.
Так, в 1917 году Эйнштейн был вынужден ввести в свои уравнения
новый член, некий «поправочный множитель», он вводил в свою
теорию новую, «антигравитационную» силу, которая толкала звез-
ды прочь друг от друга. Эйнштейн назвал ее «космологической
константой», и она выглядела «гадким утенком», запоздалым допол-
нением к его теории. Эйнштейн без достаточных на то оснований,
чтобы полностью нейтрализовать силы гравитации, ввел антиграви-
тацию, создавая тем самым статичную Вселенную. Другими словами,
Вселенная стала статичной просто по воле Эйнштейна: внутреннее
сокращение Вселенной благодаря гравитации нейтрализовалось
внешней силой темной энергии. (На протяжении 70 лет эта антигра-
витационная сила считалась в физике чем-то вроде сироты, вплоть до
открытий последних лет.)

В 1917 году голландский физик Биллем де Ситтер предложил еще
одно решение для уравнений Эйнштейна, где Вселенная была беско-
нечной и полностью лишенной всякой материи. По сути, Вселенная
состояла только из энергии, содержащейся в вакууме, — космоло-
гической константы. Этой чистой антигравитационной силы было
достаточно, чтобы вызвать стремительное экспоненциальное расши-
рение Вселенной. Даже без всякой материи эта темная энергия могла
создать расширяющуюся Вселенную.

Теперь перед физиками встала дилемма. Во Вселенной Эйнштейна
существовала материя, но не было движения. Во Вселенной де
Ситтера было движение, но не существовало материи. Во Вселенной
Эйнштейна космологическая константа оказалась необходимой для
нейтрализации гравитационного притяжения и создания статичной
Вселенной. Во Вселенной де Ситтера одной космологической кон-
станты было достаточно для создания расширяющейся Вселенной.

В 1919 году две команды ученых подтвердили предсказание Эйнштейна, что свет далекой звезды будет искривляться, проходя вблизи Солнца. Таким образом, будет казаться, что звезда несколько изменила свое положение в пространстве, притягиваемая Солнцем. Это происходит потому, что Солнце искривляет пространство-время, окружающее его. Таким образом, гравитация не «притягивает». Это пространство «толкает».

В конце концов в 1919 году, когда Европа, залечивая раны, пыта-
лась выбраться из-под руин Первой мировой войны, по всему миру
были разосланы команды ученых-астрономов для проверки новой
теории Эйнштейна. Эйнштейн предположил, что искривление про-
странства-времени Солнцем будет достаточным для искривления
звездного света, проходящего вблизи Солнца. Величину искривле-
ния звездного света можно было точно подсчитать, подобно тому как
можно вычислить, насколько стекло искривляет свет. Но поскольку

днем сияние Солнца скрывает все звезды, для проведения решающе-
го эксперимента ученым пришлось ждать наступления солнечного
затмения.

Группа, возглавляемая британским астрофизиком Артуром
Эддиштоном, отправилась на остров Принсипи в Гвинейском зали-
ве (у побережья Западной Африки), чтобы запечатлеть искривление
света звезд вокруг Солнца во время будущего солнечного затмения.
Другая команда под руководством Эндрю Кроммелина отправилась
в деревню Собраль в Северной Бразилии. Собранные ими данные
свидетельствовали, что средняя величина отклонения звездного све-
та равняется 1,79 секунды дуги, что вполне соотносилось с предска-
занной Эйнштейном 1,74 дуговой секунды (неточность объяснялась
погрешностью измерений в ходе эксперимента). Иными словами,
сеет действительно искривлялся вблизи Солнца. Позднее Эддингтон
заявил, что проверка теории Эйнштейна стала одним из величайших
моментов его жизни.

6 ноября 1919 года на совместном заседании Королевского
общества и Королевского астрономического общества в Лондоне
нобелевский лауреат и президент Королевского общества Дж. Дж.
Томсон торжественно объявил, что это «одно из величайших дости-
жений в истории человеческой мысли. Это открытие не отдаленного
острова, а целого континента новых научных идей. Это величайшее
открытие в области гравитации с тех пор, как Ньютон сформулиро-
вал свои законы».

(По легенде, позднее некий репортер спросил Эддингтона:
«Ходят слухи, что во всем мире лишь трое понимают теорию
Эйнштейна. Вы, должно быть, один из них». Эддингтон стоял, ни го-
воря ни слова, и репортер добавил: «Не скромничайте, Эддингтон».
Эддингтон пожал плечами и ответил: «Я вовсе не скромничаю.
Я просто задумался, кто же может быть третьим».)

На следующий день лондонская «Тайме» вышла с сенсационным
заголовком: «Научная революция — Новая теория Вселенной —
Идеи Ньютона низвергнуты». Этот заголовок определил момент,
когда Эйнштейн стал фигурой мирового значения, посланцем
звезд.

Заявление было настолько ошеломляющим, а отход Эйнштейна
от идей Ньютона настолько радикален, что в обществе возникла

негативная реакция — даже выдающиеся физики и астрономы осу-
дили эту теорию. В Колумбийском университете Чарльз Лейн Пуэр,
преподаватель астрономии, возглавил кампанию по критике теории
относительности. Он объявил: «Я чувствую себя так, будто прогу-
лялся с Алисой по стране чудес и побывал на чаепитии у Безумного
Шляпника».

Причина, по которой теория относительности противоречит
здравому смыслу, заключается не в том, что теория относительности
неверна, а в том, что наш здравый смысл не в состоянии представить
реальность. Мы — странноватое произведение природы. Мы засе-
ляем необычный объект недвижимости, где температура, плотность
и скорости довольно умеренны. Однако в «настоящей Вселенной»
температуры могут быть невероятно высокими в центре звезды или
чрезвычайно низкими в открытом космосе, а субатомные частицы
проносятся в космическом пространстве со скоростью, близкой к
скорости света. Другими словами, наш здравый смысл сформиро-
вался в крайне необычной темной части Вселенной, на Земле, а по-
тому неудивительно, что наш рассудок не может постичь истинные
размеры Вселенной. Проблема не в теории относительности, а в
нашем убеждении, что наш рассудок в состоянии объяснить реаль-
ность.

Date: 2015-06-06; view: 373; Нарушение авторских прав