Страница:
Есть определенная несуразность в модели «Большого взрыва», когда всё мироздание являет собою крайне нестабильную сущность, разлетающуюся в разные стороны как следствие гигантского взрыва, когда всё сущее в мире было изначально сосредоточено в одной точке. Интуитивно ощущаемая несуразность эта ничуть не меньше, чем у модели мира, в которой весь мир вращался вокруг нас. Однако интуиция никогда не служила верным проводником в мире науки, особенно современной... Так или иначе, не будем ставить своей целью разрушение этой модели, а примем точку зрения Стивена Хокинга, который представляет Вселенную как сферу времени, по которой, в силу устройства нашего разума, мы путешествуем сонаправленно с термодинамической «стрелой». Какой эффект на метафизическом уровне восприятия времени может произвести эта модель? Время существует как данность, от начала до конца, как бы одновременно, как одновременно существуют начальная и конечная станция на участке железной дороги. Разум, вся система которого построена на последовательном восприятии, не может существовать, а следовательно, и осознавать себя в каком-либо другом направлении, кроме как сонаправленно с термодинамической стрелой.
Для того чтобы проиллюстрировать это ограничение возможности восприятия времени, мы можем искусственно создать разумное существо, которое будет еще более ограничено, а именно – создав условия, в которых это существо будет испытывать те же ограничения по отношению к пространству, которые мы испытываем по отношению ко времени.
Что ощущал бы субъект, от рождения до смерти помещенный в движущийся поезд, не имеющий возможности ни сообщаться с сошедшими с поезда, ни наблюдать встречные поезда? Безусловно, у такого субъекта развилось бы отношение к пространству за окном поезда, похожее на наше психологическое восприятие времени. Во-первых, всё промелькнувшее за окном исчезало бы для него безвозвратно и переставало бы существовать. Всякий сходящий с поезда воспринимался бы нашим пассажиром как утрачиваемый навсегда и так же перестающий существовать. Во-вторых, по аналогии, свой выход из поезда индивидуум воспринимал бы не иначе как смерть, со всеми вытекающими из этого психологическими переживаниями. Даже имея обычный разум, но находясь в столь ограниченных условиях по отношению к пространству, субъект, находящийся в поезде, и представить бы себе не мог, что проезжаемые им места продолжают благоденствовать и выход его попутчиков из поезда не является для них столь роковым событием. Представим себе, что так же и мы, обманутые в который раз своими чувствами, продвигаемся во времени только в одном направлении, каждый ушедший момент воспринимая как безвозвратно потерянный и каждый будущий – как никогда не существовавший, в то время как действительная картина может представляться иначе. Участок нашей жизни может представлять собой ничтожный срез хокинговской сферы времени, срез толщиной в нашу жизнь, в котором всё существует одновременно.
Общепринято, что происхождение большинства элементов, в том числе инертных газов, относится к нуклеосинтезу вещества в звездах, когда в ядре массивной звезды по мере термоядерной реакции водорода происходит сжатие, сопровождаемое ростом давления и температуры, что приводит к возможности синтеза С 12из Не 4. Вследствие выделения энергии процесс сжатия прекращается, а в массе звезды начинается синтез более тяжелых элементов [37].
Как ни странно, эта простая истина, ставшая известной еще в середине двадцатого века, не очень хорошо усвоилась в вихрастых головах народонаселения Земли. Да-да, мы все являемся звездными мальчиками и девочками, и ощутив это, можно почувствовать некую родственную связь с гордым Сириусом или с Альдебараном, встающими на горизонте.
Непосредственно наблюдать звезды мне не доводилось до недавнего времени, пока в близлежащем малопросвещенном городке не разорился уютный магазинчик телескопов с романтическим названием «Генезис», и я позволил себе купить довольно крупный телескоп-рефлектор. В первую же ночь я наблюдал ослепительную Луну и, как и все новички, был совершенно сражен ее величественной ярчайшей красотой.
Однако другие объекты не смогли произвести на меня должного впечатления. Марс в мой телескоп мне явился малюсеньким красным кружочком. Об остальном – нечего и говорить. Меня поразило, какая незначительная часть нашей галактики вмещает практически все видимые с Земли звезды, входящие в знакомые нам созвездия. Более того, расстояние до многих достаточно удаленных звезд определено с точностью до 50 процентов! Следовательно, и их масса может быть определена неточно. Астрономия вовсе не такая уж респектабельная точная наука, как может показаться с первого взгляда стороннему наблюдателю.
Моя природа устроена удивительно предсказуемо: стоит удовлетворить во мне определенную страсть, и я на некоторое время теряю интерес к предмету, ее пробудившему. Программа была вся излазана, а на настоящем небе с моим телескопом рассматривать воистину оказалось нечего. Юпитер должен был начать восходить над горизонтом только в январе... Короче, в заснеженном дворе с моей гигантской трубой было делать нечего...
Я решил свою обостренную страсть к астрономии гораздо проще. Я нанял несколько первоклассных специалистов и разрешил с ними один теоретический вопрос, который меня волновал в астрофизике особенно сильно. Речь шла о попытке объяснения парадоксально высокой скорости вращения звезд на периферии галактик.
На графике кривая А отображает предсказанную в соответствии с кеплеровской динамикой и ньютоновской механикой скорость вращения галактического диска по мере удаления от центра галактики. Кривая В – то, что наблюдается на самом деле. Именно это явление дало толчок изобретению понятия таинственной невидимой «темной материи» (Dark Matter), которая составляет якобы большую часть материи во Вселенной. Далее, правда, появились и другие проблемы, которые тоже пришлось объяснять этой же самой «темной материей».
Дело в том, что я пытался учесть воздействие гравитационного поля на течение времени в точке пространства, в которой находится источник излучения, и тем самым вычислить разницу в характеристиках гравитационных полей непосредственно вблизи центра галактики, в точке наблюдения и на периферии галактики. Я предполагал, что это могло бы в какой-то степени объяснить наблюдаемый эффект. Я не буду вдаваться в технические подробности, но тридцать страниц переписки с одним канадским астрофизиком окончательно прояснили мой вопрос, удовлетворив меня хотя бы тем, что, во-первых, вопрос мой вполне легитимен, а во-вторых, по всей видимости, ответ на него при современных измерительных приборах найти невозможно, ибо нужно построить прибор размером, сопоставимым с расстоянием до Луны.
Положение в космологии мало изменилось за последние десятилетия. Несоответствий – множество, космологи едва успевают затыкать дыры. Например, сейчас стали модны теории о множественных вселенных, что является нонсенсом по определению. У многих авторитетных авторов читаем: «Вселенная в целом – все сущее...», «Вселенная одна», «других вселенных, по определению, не может существовать» [38], «Вселенная – это все, что существует. Вне Вселенной ничего нет. Причем нет не только галактик или какой-либо другой материи, но и вообще ничего – ни пространства, ни времени» [39], «Вселенная – это все существующее, вне нее нет ничего, в том числе и пустоты». Словосочетание «множество “в принципе возможных” вселенных» является кощунственным. Таким образом, в современной космологии словом «Вселенная» обозначается то, что в диалектическом материализме называется объективной реальностью, материей. И дело не только в том, что тот или иной автор, или даже большинство авторов заявляли о том, что существует только одна Вселенная. Известно, что создавая теорию или математическую модель какого-либо объекта, необходимо задать условия на границе этого объекта, отражающие, кроме прочего, взаимодействие этого объекта с окружением. Ни в одной космологической модели эти условия не задаются. Вселенная в космологии рассматривается как такой объект, который не имеет окружения, границ (грамотные философы говорят: «является бесконечной»).
В космологии есть не только «твердо установленные» выводы, вроде изложенных выше, но и нерешенные проблемы. Это, во-первых, проблемы, связанные «с самым началом». «С чего началось расширение? Как расширялся мир в самом начале? Была ли бесконечной плотность материи в начале расширения? Что было до начала наблюдаемого расширения? Насколько достоверен вывод о начале расширения, о состоянии огромной плотности всего вещества (как говорят, – о сингулярном состоянии), какие процессы протекали в этом сверхплотном веществе, что заставило вещество Вселенной расширяться, наконец, что было до начала расширения, до момента сингулярности??!»
Начиная с 80-х годов проблема возникновения Вселенной обсуждается в рамках так называемого сценария раздувающейся Вселенной. «...Согласно сценарию раздувающейся Вселенной, вся наблюдаемая ныне ее часть образовалась из области меньшей, чем планковская длина. Это дает возможность думать о рождении всей нашей Вселенной (или только ее наблюдаемой части) за счет начальных квантовых флуктуаций... Такая Вселенная имела первоначальный малый размер и затем экспоненциально расширялась, достигнув в процессе раздувания своих нынешних размеров... При этом все вещество, содержащееся в наблюдаемой нами Вселенной, возникало за счет работы, совершаемой гравитационными силами, внутри области, в которой первоначально содержалось не более десяти в минус пятой степени граммов вещества!»
Второй род проблем, который часто обсуждается в работах по космологии, – проблемы геометрии Вселенной.
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» [40].
Глава 11
Для того чтобы проиллюстрировать это ограничение возможности восприятия времени, мы можем искусственно создать разумное существо, которое будет еще более ограничено, а именно – создав условия, в которых это существо будет испытывать те же ограничения по отношению к пространству, которые мы испытываем по отношению ко времени.
Что ощущал бы субъект, от рождения до смерти помещенный в движущийся поезд, не имеющий возможности ни сообщаться с сошедшими с поезда, ни наблюдать встречные поезда? Безусловно, у такого субъекта развилось бы отношение к пространству за окном поезда, похожее на наше психологическое восприятие времени. Во-первых, всё промелькнувшее за окном исчезало бы для него безвозвратно и переставало бы существовать. Всякий сходящий с поезда воспринимался бы нашим пассажиром как утрачиваемый навсегда и так же перестающий существовать. Во-вторых, по аналогии, свой выход из поезда индивидуум воспринимал бы не иначе как смерть, со всеми вытекающими из этого психологическими переживаниями. Даже имея обычный разум, но находясь в столь ограниченных условиях по отношению к пространству, субъект, находящийся в поезде, и представить бы себе не мог, что проезжаемые им места продолжают благоденствовать и выход его попутчиков из поезда не является для них столь роковым событием. Представим себе, что так же и мы, обманутые в который раз своими чувствами, продвигаемся во времени только в одном направлении, каждый ушедший момент воспринимая как безвозвратно потерянный и каждый будущий – как никогда не существовавший, в то время как действительная картина может представляться иначе. Участок нашей жизни может представлять собой ничтожный срез хокинговской сферы времени, срез толщиной в нашу жизнь, в котором всё существует одновременно.
Общепринято, что происхождение большинства элементов, в том числе инертных газов, относится к нуклеосинтезу вещества в звездах, когда в ядре массивной звезды по мере термоядерной реакции водорода происходит сжатие, сопровождаемое ростом давления и температуры, что приводит к возможности синтеза С 12из Не 4. Вследствие выделения энергии процесс сжатия прекращается, а в массе звезды начинается синтез более тяжелых элементов [37].
Как ни странно, эта простая истина, ставшая известной еще в середине двадцатого века, не очень хорошо усвоилась в вихрастых головах народонаселения Земли. Да-да, мы все являемся звездными мальчиками и девочками, и ощутив это, можно почувствовать некую родственную связь с гордым Сириусом или с Альдебараном, встающими на горизонте.
Непосредственно наблюдать звезды мне не доводилось до недавнего времени, пока в близлежащем малопросвещенном городке не разорился уютный магазинчик телескопов с романтическим названием «Генезис», и я позволил себе купить довольно крупный телескоп-рефлектор. В первую же ночь я наблюдал ослепительную Луну и, как и все новички, был совершенно сражен ее величественной ярчайшей красотой.
Однако другие объекты не смогли произвести на меня должного впечатления. Марс в мой телескоп мне явился малюсеньким красным кружочком. Об остальном – нечего и говорить. Меня поразило, какая незначительная часть нашей галактики вмещает практически все видимые с Земли звезды, входящие в знакомые нам созвездия. Более того, расстояние до многих достаточно удаленных звезд определено с точностью до 50 процентов! Следовательно, и их масса может быть определена неточно. Астрономия вовсе не такая уж респектабельная точная наука, как может показаться с первого взгляда стороннему наблюдателю.
Моя природа устроена удивительно предсказуемо: стоит удовлетворить во мне определенную страсть, и я на некоторое время теряю интерес к предмету, ее пробудившему. Программа была вся излазана, а на настоящем небе с моим телескопом рассматривать воистину оказалось нечего. Юпитер должен был начать восходить над горизонтом только в январе... Короче, в заснеженном дворе с моей гигантской трубой было делать нечего...
Я решил свою обостренную страсть к астрономии гораздо проще. Я нанял несколько первоклассных специалистов и разрешил с ними один теоретический вопрос, который меня волновал в астрофизике особенно сильно. Речь шла о попытке объяснения парадоксально высокой скорости вращения звезд на периферии галактик.
Дело в том, что я пытался учесть воздействие гравитационного поля на течение времени в точке пространства, в которой находится источник излучения, и тем самым вычислить разницу в характеристиках гравитационных полей непосредственно вблизи центра галактики, в точке наблюдения и на периферии галактики. Я предполагал, что это могло бы в какой-то степени объяснить наблюдаемый эффект. Я не буду вдаваться в технические подробности, но тридцать страниц переписки с одним канадским астрофизиком окончательно прояснили мой вопрос, удовлетворив меня хотя бы тем, что, во-первых, вопрос мой вполне легитимен, а во-вторых, по всей видимости, ответ на него при современных измерительных приборах найти невозможно, ибо нужно построить прибор размером, сопоставимым с расстоянием до Луны.
Положение в космологии мало изменилось за последние десятилетия. Несоответствий – множество, космологи едва успевают затыкать дыры. Например, сейчас стали модны теории о множественных вселенных, что является нонсенсом по определению. У многих авторитетных авторов читаем: «Вселенная в целом – все сущее...», «Вселенная одна», «других вселенных, по определению, не может существовать» [38], «Вселенная – это все, что существует. Вне Вселенной ничего нет. Причем нет не только галактик или какой-либо другой материи, но и вообще ничего – ни пространства, ни времени» [39], «Вселенная – это все существующее, вне нее нет ничего, в том числе и пустоты». Словосочетание «множество “в принципе возможных” вселенных» является кощунственным. Таким образом, в современной космологии словом «Вселенная» обозначается то, что в диалектическом материализме называется объективной реальностью, материей. И дело не только в том, что тот или иной автор, или даже большинство авторов заявляли о том, что существует только одна Вселенная. Известно, что создавая теорию или математическую модель какого-либо объекта, необходимо задать условия на границе этого объекта, отражающие, кроме прочего, взаимодействие этого объекта с окружением. Ни в одной космологической модели эти условия не задаются. Вселенная в космологии рассматривается как такой объект, который не имеет окружения, границ (грамотные философы говорят: «является бесконечной»).
В космологии есть не только «твердо установленные» выводы, вроде изложенных выше, но и нерешенные проблемы. Это, во-первых, проблемы, связанные «с самым началом». «С чего началось расширение? Как расширялся мир в самом начале? Была ли бесконечной плотность материи в начале расширения? Что было до начала наблюдаемого расширения? Насколько достоверен вывод о начале расширения, о состоянии огромной плотности всего вещества (как говорят, – о сингулярном состоянии), какие процессы протекали в этом сверхплотном веществе, что заставило вещество Вселенной расширяться, наконец, что было до начала расширения, до момента сингулярности??!»
Начиная с 80-х годов проблема возникновения Вселенной обсуждается в рамках так называемого сценария раздувающейся Вселенной. «...Согласно сценарию раздувающейся Вселенной, вся наблюдаемая ныне ее часть образовалась из области меньшей, чем планковская длина. Это дает возможность думать о рождении всей нашей Вселенной (или только ее наблюдаемой части) за счет начальных квантовых флуктуаций... Такая Вселенная имела первоначальный малый размер и затем экспоненциально расширялась, достигнув в процессе раздувания своих нынешних размеров... При этом все вещество, содержащееся в наблюдаемой нами Вселенной, возникало за счет работы, совершаемой гравитационными силами, внутри области, в которой первоначально содержалось не более десяти в минус пятой степени граммов вещества!»
Второй род проблем, который часто обсуждается в работах по космологии, – проблемы геометрии Вселенной.
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» [40].
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». [41]
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 [42], 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. То есть в космологии принято подглядывать в конец учебника, подсматривая правильные ответы. Конечно, когда наблюдения приходят в полное противоречие с теорией, тогда она отправляется на покой, хотя иногда ненадолго, ибо частенько старые теории реанимируются и вновь пускаются в оборот.
По крайней мере, стандартной космологической теории необходимо оставаться в пределах разумных тестов, а именно: например, Вселенная не должна быть моложе, чем самые старые звезды, находящиеся в ней. Такие казусы случались с космологической теорией в недалеком прошлом. Однако здесь на подмогу приходит аргумент: насколько мы можем полагаться на точность определения возраста звезд?
Несмотря на то что в понимании эволюции звезд астрофизики достигли наиболее впечатляющих успехов и теория синтеза элементов в результате термоядерного синтеза представляется весьма обоснованной, ошибка в определении возраста тех или иных звезд все же может быть значительной. Необходимость оставаться в пределах соответствия с основными наблюдениями является основным условием для того, чтобы космология считалась, хотя бы отчасти, наукой эмпирической.
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». [41]
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 [42], 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. То есть в космологии принято подглядывать в конец учебника, подсматривая правильные ответы. Конечно, когда наблюдения приходят в полное противоречие с теорией, тогда она отправляется на покой, хотя иногда ненадолго, ибо частенько старые теории реанимируются и вновь пускаются в оборот.
По крайней мере, стандартной космологической теории необходимо оставаться в пределах разумных тестов, а именно: например, Вселенная не должна быть моложе, чем самые старые звезды, находящиеся в ней. Такие казусы случались с космологической теорией в недалеком прошлом. Однако здесь на подмогу приходит аргумент: насколько мы можем полагаться на точность определения возраста звезд?
Несмотря на то что в понимании эволюции звезд астрофизики достигли наиболее впечатляющих успехов и теория синтеза элементов в результате термоядерного синтеза представляется весьма обоснованной, ошибка в определении возраста тех или иных звезд все же может быть значительной. Необходимость оставаться в пределах соответствия с основными наблюдениями является основным условием для того, чтобы космология считалась, хотя бы отчасти, наукой эмпирической.