Обратимся к трехмерному пространству. Оказывается, его искривленность может быть подобна искривленности сферы. Оно может замыкаться само на себя, оставаясь безграничным, но конечным по объему (подобно тому, как сфера конечна по площади)... Неизвестно, открыта ли наша Вселенная, или закрыта.
В заключение заметим, что в свое время ответ на этот вопрос не представлял загадки для А. Эйнштейна. В 1917 г. в разделе «О мире как целом» работы «О специальной и общей теории относительности» он написал: «Из сказанного следует, что мыслимы замкнутые пространства, не имеющие границ. Среди них выделяется своей простотой сферическое (и соответственно, эллиптическое) пространство, все точки которого равноценны. Отсюда перед астрономами и физиками возникает чрезвычайно интересный вопрос: является ли мир, в котором мы живем, бесконечным, или же он, подобно сферическому миру, конечен? Наш опыт далеко не достаточен для ответа на этот вопрос. Однако общая теория относительности дает возможность ответить на этот вопрос со значительной достоверностью... Вычисления показывают, что при равномерном распределении материи мир должен быть сферическим (или эллиптическим). Так как в действительности в отдельных областях материя распределена неравномерно, то реальный мир в отдельных частях будет отклоняться от сферического; он будет квазисферическим. Однако он должен быть конечным. Теория дает простое соотношение между пространственной протяженностью мира и средней плотностью материи в нем».
Глава 11
Проблемы небесной философии
Мне пришлось отказаться от участия в конференции в Монреале, которая должна была завершить мой поход в поисках небесной мудрости на земле. Посетив астрофизиков в Гарварде и космологов на Кубе, я собирался встретиться с философами, работающими в области философии космологии. Однако что может остановить ищущего человека? Отказавшись от фактического участия в конференции, я все же засел за ее материалы и просмотрел все, что на ней происходило, а также ознакомился с обширными работами по философии космологии.
Одна работа вызвала у меня особый интерес. Я нашел ее на одном из сайтов с электронными научными публикациями, так называемыми e-prints. Появления e-prints позволяет ученому опубликовать свою работу в Интернете и сделать ее доступной для научной общественности вне зависимости от желания или нежелания научных журналов ее опубликовать. Этот способ публикации делает современную науку гораздо более демократичной и эффективной. Свою статью может отправить каждый, невзирая на ученые степени и занятость в том или ином университете. На некоторых сайтах требуется рекомендация одного из авторов, который уже опубликовал свои работы в данной области, однако от него не требуется подтверждать правильность или неправильность работы нового автора. Несмотря на то что публикации в серьезных научных журналах по-прежнему являются основным путем сообщить миру о своих работах, системы e-prints позволяют предоставить свою статью в считанные минуты в распоряжение всех ученых мира, а также широкой общественности, ибо, совершив поиск по определенной теме, посетитель подобного сайта неизбежно найдет эту публикацию и сможет ею воспользоваться, причем пользование сайтами обычно бесплатно, как для авторов, так и для читателей. Если учесть, что подписка на такой журнал, как «The Astrophysical Journal», стоит около двух тысяч долларов в год (в зависимости от страны проживания подписчика), то нетрудно оценить привлекательность e-prints сайтов, на которых статьи нередко публикуются еще до того, как они попадают в журнал, с пометкой, в какой из журналов они отправлены. Подобная система усилила науку в сотни, если не в тысячи раз, и, безусловно, будущее научных публикаций стоит именно за такой практикой.
Итак, найденная мной статья южноафриканского ученого George F. R. Ellis из University of Cape Town была опубликована под названием «Issues in the philosophy of cosmology» – «Вопросы философии космологии» и к моему вящему удивлению содержала не только все, что я хотел бы высказать по этому поводу, но еще и многое из того, что мне и в голову не приходило!
Итак, чем же столь замечательна эта статья? Она представляет собой наиболее полный обзор современной космологии, ее достижений и недостатков, ее возможностей и ограничений. Далее приводятся философские вопросы в виде тезисов, и к ним прилагается подробное обсуждение всех «за» и «против». Статья обрисовывает существующее в космологии положение и самое главное – автор делает выводы, которые совершенно сонаправлены c выводами, сделанными мной после посещения двух конференций и изучения материалов третьей.
Мое резко негативное отношение к космологии сгладилось, я обнаружил, что космология как наука вполне приемлема, и при выполнении определенных норм сможет остаться вполне достойной наукой. Я был неправ, планируя написать книгу «The End of Cosmology» – «Конец космологии». То, что я действительно хотел высказать, должно, скорее, называться «The End of Political Cosmology» – «Конец политической космологии», ибо то, что меня смущает и изложено в очерке «Какое нам дело до небесной мудрости?», скорее, относится к спекуляции космологическими концепциями в политико-религиозных целях.
В статье George F. R. Ellis вновь возникает образ муравья, пытающегося построить модель планеты Земля, обозревая окрестности с вершины холма посреди пустыни Сахара. Согласно теории такого муравья, Земля будет представлять собой пустыню, и у него не будет никакой возможности включить в свою систему ни моря, ни горы, ни леса, которых он обозревать не в состоянии.
Безусловно, существуют определенные границы познания, и космология должна эти границы признавать. Как бы ни совершенны были наши способы наблюдения, более того, даже если представить, что нам было бы дано абсолютное знание, мы все равно никогда не имели бы возможности совершенно убедиться в верности этого знания, а также доказать, что это знание действительно абсолютно, и за его пределами не находится какое-то дополнительное знание, нам не известное.
Выводы, к которым приходит George F. R. Ellis, заключаются в следующем: «Космология рассматривает вопросы физических основ нашего существования в рамках в своем роде уникальной, физически существующей Вселенной. Эти вопросы, если мы того пожелаем, могут быть расширены за вышеуказанные пределы, однако физическая теория будет не в состоянии их решить. В конце концов, существует целый ряд тайн, лежащих в основе нашего существования и природы нашей Вселенной, которые научные исследования в космологии могут помочь осветить, но не смогут решить.
Признавая достижения современной космологии, необходимо в полной мере принимать во внимание вышеуказанные ограничения и не присваивать научной космологии большие заслуги и цели, чем те, которых она в действительности может достигнуть или которые вообще вряд ли являются достижимыми. В противном случае космология потеряет свою научную легитимность».
Я позволю себе привести здесь и обсудить основные тезисы этой работы.
Вселенная не может быть объектом физических экспериментов. Мы не можем «перезапустить» Вселенную с теми же или измененными условиями и посмотреть, что будет происходить, если бы эти условия были другими. Таким образом, мы не можем проводить научные эксперименты с самой Вселенной.
Невозможно провести сравнения с другими вселенными, построенные на наблюдениях нашей Вселенной. Мы также не можем сравнить Вселенную с каким-либо другим, подобным ей, объектом. Также мы не в состоянии протестировать наши гипотезы об устройстве нашей Вселенной путем анализа статистических характеристик известного класса физически существующих вселенных, ибо факт существования других вселенных в настоящее время представляется недоказуемым.
Концепция всеобщих законов физики, которые верны только относительно одного объекта (нашей Вселенной), вызывает сомнения. Мы не можем научным путем установить законы Вселенной, которые могли бы относиться ко всему классу подобных объектов, поскольку мы не можем протестировать ни один из таких законов более чем на одном объекте (а именно на обозреваемой нами Вселенной).
Астрономические наблюдения привязаны к прошлому определенного района Вселенной, в направлении которого мы ведем наблюдения. Чем дальше заглядывает наш телескоп – тем слабее видны объекты и тем больше времени требуется свету, излучаемому ими, чтобы дойти до нас. Следовательно, мы не можем наблюдать, скажем, туманность Андромеды в ее настоящий момент. То, что мы видим, является картиной двух миллионов лет давности, ибо именно столько времени требуется свету, чтобы достичь наших глаз. Мы можем эффективно наблюдать Вселенную на космологической шкале только с точки зрения одного события, происходящего в данной точке пространства и времени. Даже если бы нам удалось продолжить наблюдения в течение десяти или даже ста тысяч лет – на космологической шкале это слишком короткий промежуток времени для того, чтобы ожидать каких-либо значительных изменений, способных пролить свет на закономерности эволюции Вселенной.
Так называемый геологический тип наблюдений позволяет изучать далекое прошлое объекта, находящегося радом с нами. Астрофизические же наблюдения предоставляют нам информацию о далеком прошлом только очень удаленных объектов.
Основа космологических наблюдений заключается в принципе, что информация, которая может быть получена в результате наблюдения вдоль определенного пространственно-временного конуса, достаточна для обобщенных выводов и построения космологических моделей, в том числе и определения пространственно-временной геометрии Вселенной.
Действительно, на основе такой информации это теоретически возможно, если предположить, что такая информация могла бы быть получена без помех. Однако на практике избежание помех является трудной, можно сказать, невыполнимой задачей, поскольку расстояние до изучаемых объектов непросто определить с достаточной степенью точности, а также сложно установить природу этих объектов с достаточной степенью достоверности, и наконец, ввиду больших трудностей в получении подобной информации, из-за очевидного искажения изображений всех дальних объектов, а также неизвестности их относительных скоростей. Чем дальше в прошлое Вселенной направлены наши наблюдения, тем выше степень их неопределенности.
Какими же должны быть астрономические наблюдения? Когда они ведутся вне рамок какой-либо определенной космологической теории, как, например, картирование галактик, это может дать неожиданные результаты: обнаружение гигантских структур на супергалактическом уровне, группы галактик, образующие стены, а также «колодцы», практически полностью лишенные галактик. Однако подобный подход нечасто применяется в современной астрофизике и космологии – не только из-за вышеуказанных сложностей в ведении наблюдений, но и из-за низкой способности результатов давать значимые объяснения на космологическом уровне. Например, результаты картирования галактик говорят нам лишь о геометрии и распределении вещества в обозреваемом участке Вселенной, не разъясняя причины и природу наблюдаемого.
Интерпретация космологических наблюдений зависит от их астрофизического понимания. Космологический же анализ зависит от того, в каком направлении велся поиск, оставляя большое пространство для маневра и помогая выживать теориям, даже когда наблюдаемые данные не совсем совпадают с предсказанными. Более того, после каждой серии новых наблюдений в космологии допустимо немного подправлять теорию, что иной раз делает ее менее уязвимой для проверки новыми результатами, полученными в следующей серии наблюдений.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17