Читать онлайн «Современная космология: философские горизонты». Страница 34

Как известно, к красному смещению приводят два механизма: эффект Доплера и эффект гравитационный. Красное смещение, обусловленное первым эффектом, возникает в том случае, когда движение источника света относительно наблюдателя приводит к увеличению расстояния между источником и наблюдателем. Гравитационное красное смещение возникает тогда, когда приёмник света находится в области с меньшим гравитационным потенциалом, чем источник. В таком случае красное смещение является следствием замедления темпа времени вблизи гравитирующей массы и уменьшения частоты испускаемых квантов света.

В астрофизике и космологии красное смещение обычно соотносят, как уже было сказано выше, с эмпирическим законом Хаббла. При наблюдении спектров удалённых галактик и их скоплений оказалось, что величина красного смещения увеличивается с увеличением расстояния до удалённого объекта. Обычно принято полагать, что чем дальше находится объект от наблюдателя (естественно здесь учитываются огромные космические расстояния), тем с большей скоростью он удаляется от нас. Закон Хаббла выражается в численном виде формулой, в которой скорость удаляющегося объекта равна расстоянию до него, умноженному на коэффициент, называемый константой Хаббла. В общей теории относительности, в том варианте решения её уравнений, который дан A.A. Фридманом, удаление скоплений галактик друг от друга объясняется расширением Вселенной. На этом решении, собственно говоря, и строится модель Вселенной, которая получила широкое признание. Считается, что нынешнее состояние Вселенной есть результат её последовательного расширения после Большого взрыва из некоторого сингулярного состояния. (Обычно принимают модель горячей Вселенной, которая охлаждается по мере расширения).

Далеко не так выглядит космологический сценарий в РТГ Логунова. В этой теории, как говорится в аннотации, касающейся космологии, открылось новое свойство не только замедлять действием гравитации ход времени, но и останавливать процесс замедления, а, следовательно, процесс сжатия вещества. Возникает явление «самоограничения» гравитационного поля, которое играет важную роль во Вселенной. Согласно РТГ, однородная и изотропная Вселенная может быть только «плоской» и развивается циклически от некоторой максимальной плотности до минимальной и т. д. При этом теория устраняет известные проблемы ОТО: сингулярности, причинности (горизонта), плоскостности (евклидовости). Эффект «самоограничения» поля исключает также возможность образования «чёрных дыр». Из теории следует существование «тёмной» материи.

Познакомимся теперь с проблемой логического и эмпирического оправданий ОТО и РТГ в плане исключительно космологических следствий этих теорий.

В качестве космологического следствия ОТО рассматривают обычно фридмановскую модель Вселенной. Для её получения необходимо взять в правой части уравнений Эйнштейна такой тензор энергии-импульса-материи, в котором все его компоненты, за исключением компоненты временной, равны нулю. Приравнивание нулю тензорных компонент оправдывается предположением, согласно которому локально частицы материи покоятся относительно друг друга. При этом допускается пренебрежение и теми слагаемыми тензорных компонент, которые отображают натяжения между частицами материи. Всего этого, однако, недостаточно, чтобы получить модель расширяющейся Вселенной. Надо ещё сделать выбор глобальных координатных условий. Такой выбор даётся так называемым космологическим постулатом, который утверждает, что в пространственном отношении Вселенная однородна и изотропна. В геометрическом смысле это означает, что пространственный универсум Вселенной, изменяясь с течением времени, имеет повсеместно в каждый данный момент времени одну и ту же кривизну.

Наблюдатель, находящийся в такой Вселенной, должен довольствоваться не только локальной причинностью, но и ссылкой на нелокальное (мгновенное) дальнодействие, чтобы судить о том, что Вселенная действительно в каждый момент времени остаётся однородной и изотропной.

Другими словами, в своей модели Фридман помещает материю в «сопутствующую» систему отсчёта. Термин «сопутствующая» означает: находящаяся в процессе того изменения, которое отождествляется с расширением Вселенной. Тензор энергии-импульса вещества он ставит в зависимость только от времени.

С моделью Фридмана в конце концов стали связывать объяснение феномена красного смещения. Но попытка совместить её с эффектом Доплера приводит к логическому противоречию. Эффект Доплера имеет место лишь в том случае, если удаляющиеся друг от друга скопления галактик перемещаются в пространстве. Если же астрофизические объекты удаляются друг от друга из-за того, что расширяется само пространство, то эффект Доплера вообще наблюдать невозможно, поскольку и измерительные приборы (масштабные линейки) будут изменяться по тем же самым законам, которые управляют изменением пространства. Тут нам могут возразить, что когда мы пользуемся для измерения «масштабной линейкой», то надо иметь в виду, что она-то определяется свойствами микропространства, которое не «растягивается» согласно общему космическому закону расширения вселенского пространства. Такие возражения основаны на недоразумении. Речь ведь идёт о различии в длине волн, которые изменяются из-за эффекта Доплера. А это изменение не имеет отношения к локальным свойствам микропространства.

Согласно логическому закону Дунса Скотта, из логического противоречия следует всё, что угодно, как истина, так и ложь. Поэтому в современной космологии, основанной на решении уравнений ОТО, возникает бесконечная теоретическая путаница. Противоречивая теория не предсказывает эмпирические факты — сделать этого она не может, — а подстраивается под них. Всё это касается таких наблюдаемых фактов, как анизотропия реликтового излучения, обнаруженная, в результате астрофизических наблюдений, ускорение расширения Вселенной и пр.

Как уже было сказано выше, в РТГ Логунова феномен красного смещения объясняется гравитационным эффектом. Согласно решению уравнений, составленных по правилу сочетания двух метрических тензоров, материя во Вселенной, при рассмотрении её в крупномасштабном плане, покоится; претерпевает циклическое изменение во времени гравитационное поле. Наличие этого циклического процесса объясняется тем, что гравитоны обладают собственной массой, которая оценивается величиной порядка 10-66 г. Когда Вселенная находится в фазе уменьшения интенсивности гравитационного поля, электромагнитный сигнал, приходящий из некоторой удалённой точки r Вселенной в точку r0, в которой расположен наблюдатель, попадает в то место пространства, где частоты электромагнитных излучений оказываются выше соразмерно той длительности, которая требуется для распространения сигнала из точки r к точке r0. Отсюда частотная разница в стандартном спектре и спектре приходящего издали сигнала. Как видим, автор РТГ представил гениальное, по простоте, объяснение и количественное описание феномена красного смещения.

РТГ, однако, тоже не свободна от ряда отмечаемых космологами недостатков. Первое замечание связано с происхождением колебательного процесса во Вселенной и его частотой. Полагаю, что данный недостаток теории Логунова нетрудно устранить при другом выборе естественной геометрии. Второе возражение против РТГ связано с энтропией. Критики замечают, что сингулярности в ОТО типа чёрных дыр или «первоатома» Вселенной позволяют убирать из неё энтропийный хаос. На сингулярности смотрят как на механизм, позволяющий избежать тепловой смерти Вселенной. Колебательный же процесс в модели Логунова приводит к неизбежному рассеянию энергии. Но она не описывает процесс, противоположный хаотизации, процесс антиэнтропийный.

Как мне представляется, можно избежать обоих затруднений, заключённых в РТГ, если иначе выбрать исходные координатные условия и учесть, что в геометрии Лобачевского имеются мнимые геодезические линии. Геометрическая интерпретация специальной теории относительности устанавливает, наряду с мнимой протяжённостью, мнимую временную длительность, которым соответствуют антиэнтропийные состояния движения (см. статью В. Варичака[155] и статью Л.Г. Антипенко[156]).

Итак, из трёх типов пространства, обладающих естественной геометрией, Логунов взял псевдоевклидово пространство (пространство с нулевой кривизной). Если бы выбор пал на пространство Лобачевского, сразу стало бы ясно, откуда появляется регулярность в пространстве и цикличность во времени (имеется в виду вселенская цикличность). Пространство Лобачевского отличается от псевдоевклидова пространства тем, что его основные характеристики связаны с абсолютной длиной, с константой Лобачевского к. Изоморфное отображение группы Пуанкаре-Лоренца в пространство Лобачевского позволяют связать абсолютную длину к с темпом осцилляции Вселенной. Можно показать, что трёхмерная однородная группа Пуанкаре-Лоренца и группа движений в геометрии Лобачевского изоморфны. Предельно элементарный и наглядный способ демонстрации данного изоморфизма дан в статье В. Варичака.