Хойл Ф. "Космология стационарной вселенной" (глава из книги)

[вернуться к содержанию сайта]

Ф. ХОЙЛ
4. Космология стационарной вселенной
(глава из книги: Хойл Ф. Галактики, ядра и квазары. - М.: Мир, 1968, - стр. 81)

    Причинам, по которым по одному и тому же поводу выдвигается так много научных теорий, вообще уделяется мало внимания. Тому, кто не работает активно в какой-либо области науки, трудно себе представить, как много можно сказать в пользу любой из множества противоречащих друг другу теорий. Поверхностное ознакомление с ними неизбежно создаёт у неспециалиста впечатление запутанной ситуации, и поистине можно простить обывателю его удивление тому, как учёные вообще могут быть в чём-либо уверены — уверены, так сказать, на законном основании! Но развитие науки неумолимо; несколько теорий может какое-то время конкурировать друг с другом, но рано или поздно все они, кроме одной, будут отброшены. Теория-победительница не обязательно будет “правильной”, но она по крайней мере выжила. Вы вправе спросить, почему же получается так, что одна теория завоёвывает все новые и новые позиции, а её соперники постепенно умолкают? Что же меняет ситуацию? Если раньше существовал какой-то веский довод в пользу отброшенной ныне теории, то почему он перестал быть убедительным?

    Существует по меньшей мере три причины для такого смещения акцентов. Простейшая возможность состоит в том, что появляются новые данные или новые аргументы, которые гораздо убедительнее, чем любые, существовавшие раньше. Хорошим примером, по моему собственному опыту, является чрезвычайно противоречивая проблема происхождения планет. Согласно первым гипотезам, более чем столетней давности, считалось, что планеты образовались одновременно с Солнцем. Лаплас предполагал даже, что вещество планет могло отделиться от Солнца, потому что последнее вращалось очень быстро. Но затем именно этот пункт вызвал сомнения, ибо если бы все планеты упали обратно на Солнце, оно не стало бы вращаться столь быстро, чтобы создалась ротационная неустойчивость. Это явно означало, что в старой теории существовало противоречие, и астрономы занялись поисками новых идей. Они обратились к теории кратных звёзд. Мысль состояла в том, что вещество планет произошло из другой звезды, которая одно время была членом двойной системы, в которую входило и Солнце. Поскольку сейчас у Солнца нет звезды-спутника, необходимо было каким-то образом избавиться от ставшего в конце концов нежелательным партнёра. Были испробованы различные уловки, в том числе и та, которую предложил я. Я был увлечён на неверный путь, ибо таково было общее направление исследований в то время, когда я начал свою работу.

    Каковы же были новые факты (или идеи), коренным образом изменившие ситуацию? Когда химический состав Солнца и планет стал известен лучше, выяснилось, что, хотя большую часть вещества всех планет, как и Солнца, составляют водород и гелий, всё же избыток водорода и гелия по отношению к другим элементам далеко не так велик, как у Солнца. Более точно, водород и гелий составляют 99% вещества Солнца и всего лишь около 90% вещества планет. Таким образом, если вещество планет имеет солнечное происхождение, как предполагали ранние исследователи, то планеты должны были безвозвратно потерять огромное количество водорода и гелия. Простой расчёт показывает, что если это так, то современные планеты могут содержать только 1/10 первоначального количества вещества. Следовательно, довод, выдвигавшийся лет 30-40 назад, об обратном падении планет на Солнце не был справедливым. Необходимо обязательно учесть потерю водорода и гелия. Когда это было сделано, обнаружилось, что падение всего вещества планет на Солнце действительно вызвало бы ротационную неустойчивость. Таким образом, кажущееся противоречие с основной идеей старой теории было снято уточнением химического состава Солнца и планет. Появились и данные иного рода, которые также свидетельствовали в пользу возвращения к прежним взглядам. Когда процесс звездообразования стал более понятен, выяснилось, что Солнце не могло бы сконденсироваться из разреженного межзвёздного газа со столь медленным вращением, которым оно обладает сейчас. Первичное Солнце должно было вращаться быстро и должен был существовать какой-то процесс, замедлявший вращение и осуществлявший передачу момента количества движения. Куда? Совершенно очевидно, что планетам, как давно уже предполагал Лаплас.

    Другая типичная причина осложнений такова. Пусть для какого-то определённого явления существует две теории: А и Б. Большинство специалистов в этой области интуитивно отдаёт предпочтение А, но, к несчастью, А непосредственно противоречит какому-либо наблюдению или эксперименту, который говорит в пользу менее привлекательной теории Б. Мы отступаем и начинаем придерживаться Б, разрабатывая как можно лучше следствия из неё, лишь бы получить посредственное согласие с другими экспериментами или наблюдениями, которые, возможно, гораздо лучше объяснялись бы при помощи А. Поскольку ни одна из теорий не объясняет явления должным образом, появляется искушение поискать третью теорию В. Но в конце концов может обнаружиться, что решающее наблюдение, которое казалось противоречащим А, было просто ошибочным, что А правильно и что мы проделали кучу бесполезной работы из-за неверного “факта”.

    В астрономии такого рода затруднения особенно часты. Если в экспериментальной науке подозревают, что какой-либо факт ошибочен, то обычно можно изменить первоначальный эксперимент и провести его по-иному. В астрономии это невозможно. Мы имеем дело не с экспериментом, а с наблюдением, и всё, что можно сделать, — это повторить наблюдение. Часто наблюдение осуществляется на пределе возможностей инструмента, и это только ухудшает ситуацию. В прошлом астрономия страдала от ложных фактов больше, чем сейчас, не потому, что устранены присущие ей затруднения, а потому, что астрономы сейчас старательно расставляют вопросительные знаки, как только наблюдения сопряжены с очевидными трудностями и, следовательно, потенциально подвержены ошибкам. Проблема для теоретика состоит не столько в том, чтобы избежать вступления на ложный путь, на который может подтолкнуть уверенно провозглашённый, но ложный факт, сколько в том, чтобы безопасно пробраться через минное поле вопросительных знаков. Особенно это справедливо для космологии, являющейся предметом этой главы.

    Третья трудность в теоретической работе целиком создаётся самими теоретиками. Вы пытаетесь построить теорию для определённого явления и обнаруживаете, что существует несколько возможностей: А, Б, В... . Вы начинаете систематически обследовать их по очереди, чтобы посмотреть, которая из них лучше удовлетворяет фактам. Вы начинаете с А. Вскоре, однако, вы осознаёте, что А —это не просто прямая дорога. Она разветвляется. При первом разветвлении вы должны рассмотреть, скажем, две возможности: A1 и А2. Следуя им, вы находите дальнейшие альтернативы и т. д. Возможности быстро умножаются в числе, и скоро вы начинаете понимать, что полный систематический анализ займёт столько времени, что вы никогда не перейдёте к Б, а тем более к В. Рассуждая логически, правильно было бы разделить проблему между всеми работающими в этой области исследователями. Но человеческая природа такова, что это невыполнимо. Каждый чувствовал бы, что правильный ответ находится совсем не на его участке, и был бы обижен тем, что ему не дают размышлять над другими вариантами. Таким образом, у каждого исследователя появляется стремление самому попытаться охватить все возможности. Ясно, что он будет искать способы сократить путь, срезая углы.

    Соблазнительный, но неудовлетворительный метод срезания углов состоит в выборе “наиболее вероятной” ситуации в каждом из разветвлений. Факты и предшествующий опыт часто наводят на мысль, что вероятность правильности A1 больше, чем А2. В этом случае легко продолжить исследование A1 оставив без внимания А2. Простейший расчёт быстро показывает ошибочность такого рода действий. Предположим сначала, что теория А оказалась “правильной”. Предположим затем, что мы оцениваем вероятность A1 втрое большей, чем А2, т. е. 3/4 для A1 и 1/4 для А2. Пусть нам представляется десять таких альтернатив и в каждом случае отношение вероятностей равно 3:1. Мы приходим в конце концов к теории, вероятность правильности которой равна (3/4)10, т. е. только один шанс из 20! Хотя вы исследовали то, что вам казалось наиболее вероятной теорией, неисследованные вами возможности, вместе взятые, с большей вероятностью содержат нужный ответ, чем единственная исследованная возможность. Интуиция и предубеждение относительно того, какая из двух альтернативных возможностей выглядит более “вероятной”, часто оказываются ошибочными. Наши попытки заглянуть вперёд таким способом оканчиваются плачевно. Очень легко совершенно сбиться с пути. Проделав то же самое также и для теорий Б, В, ..., мы приходим к “наиболее вероятным” путям исследования для Б, В, ... . Затем мы приступаем к сравнению этих единственных направлений для А, Б, В, ... . Может оказаться, что направление исследований для В выглядит привлекательнее. Кажется, что оно лучше удовлетворяет фактам, чем направление исследований для А, потому что мы во время наших “вероятностных” оценок пропустили правильное направление для А. Следовательно, мы можем окончательно ступить на ложный путь. Так совершенно ошибочной теории будет отдано предпочтение перед той, которая в конечном счёте окажется верной, когда кто-нибудь возьмёт на себя труд провести полное обследование правильной теории или же удачно наткнётся на верный путь, несмотря на все разветвления.

    Конечно, нет вполне надёжной системы поисков кратчайшего пути. Если бы она существовала, то труд теоретика намного бы облегчился. Вы неминуемо должны отвергать большинство исследуемых вами возможностей, и на этом процессе отбраковки держится всё. Необходимо и везение, чтобы вместе с водой не выплеснуть из ванны ребёнка.

    В астрономии нет другой проблемы, к которой эти соображения относились бы в большей степени, чем к космологии, к изучению вселенной в целом. Эта проблема больше, чем любая другая, связана с множеством факторов, к ней привлекается широкий ряд наблюдений и весь арсенал физики. Рассмотрено так много теорий, в каждой из них исследовано такое количество возможностей, что некоторые астрономы и физики склонны избегать космологии как безнадёжного занятия. Тем самым подразумевается, что удовлетворительную теорию найти столь маловероятно, что не стоит на это тратить усилий. Но даже если удовлетворительную теорию найти действительно нелегко, я думаю, что усилия мы приложить всё-таки должны. В противном случае предрассудок пренебрежения космологией мог бы существовать бесконечно и сдерживать возможный в будущем прогресс. Мы всегда должны стараться построить наилучшую теорию, какую только мы способны создать, не претендуя на то, чтобы теория, наилучшая сегодня, оставалась таковой и через 100 лет.

    Начнём с известного факта, что в любом месте число способов, которыми может быть распределено данное количество энергии, со временем стремится к возрастанию. Пусть вначале энергия сосредоточена в основном в одной частице. Позднее мы обнаружим, что часть этой энергии (возможно, большая) будет поделена между другими частицами. Это можно отнести ко всем формам энергии, в частности к энергии, связанной с массой частиц. Начав с простой смеси электронов и протонов и затем заменяя некоторые электрон-протонные пары на нейтрино-нейтронные и объединяя протоны и нейтроны в ядра, мы можем создать дефект массы примерно 1%. Именно этот процесс происходит в звёздах и управляет их эволюцией. Мы обсудим его в гл. 6. Сейчас я просто хочу отметить, что естественные физические процессы, предоставленные на неопределённо долгое время самим себе в нынешних условиях, привели бы к тому, что простая смесь электронов и протонов перестала бы существовать. Выражаясь точнее, такая смесь рано или поздно преобразуется в звёзды, и ядерные процессы в их недрах будут уничтожать свободные протоны, создавая из них тяжёлые ядра. Из того факта, что большая часть вещества вселенной — это водород, т. е. смесь электронов и протонов в отношении 1:1, можно заключить, что наблюдаемое сейчас состояние не могло существовать в течение неопределённо долгого времени.

    Имеются три возможности:

       

  1. Законы физики в прошлом были иными, чем сейчас.

  2.    
  3. Вселенная существует конечное время.

  4.    
  5. Распределение вещества во вселенной не всегда было таким, как сейчас.

    Здесь наш путь разветвляется на три дороги. Большинство исследователей отвергают возможность (1), почти совсем не анализируя её. Я не убеждён в их правоте по причинам, которые затрону в гл. 6. Однако следует подчеркнуть, что мы не можем так свободно менять физические законы, как может показаться на первый взгляд. Свет от далёких галактик доходит до нас за несколько миллиардов лет. Путём спектроскопического изучения света можно получить информацию о законах, управлявших излучением миллиарды лет назад. Эта информация находится в полном согласии с точкой зрения, что в те эпохи эти законы были такими же, как сейчас. Кроме того, распад естественных радиоактивных веществ даёт информацию о прошлой истории Земли и метеоритов. Физические процессы, связанные с распадом урана, с одной стороны, и рубидия-87 — с другой, совершенно различны. Однако данные, полученные и по распаду урана, и по распаду рубидия, рисуют историю Земли совершенно одинаково, и это вновь наводит на мысль, что законы природы не менялись в течение нескольких миллиардов лет.

    Возможность (2) обсуждалась широко, ибо идея о мире с началом, но без конца является частью философских концепций иудаизма и производной от него христианской культуры. Причина, по которой концепции конечности и бесконечности столь тесно сплелись с этими культурами, по-видимому, состоит в том, что человек стал задумываться над проблемой бесконечности как раз в ту эпоху, когда эти религии создавались. Поскольку бесконечность рассматривалась как наиболее утончённая из имевших хождение идей, она примешивалась к этическим, правовым и прочим интеллектуальным концепциям эпохи. Но если только вы не хотите рассмотреть и возможность вселенной без начала, но с концом, вам с этой идеей делать нечего. Два представления о вселенной: с началом, но без конца и с концом, но без начала, тождественны, что видно при простом обращении направления времени. Я хочу сказать, что никто не может отдавать предпочтение первому из этих представлений, не сочувствуя в той же мере второму и не греша при этом против логики.

    Третья возможность оказывается удивительно плодотворной. Зададимся вопросом, как в больших масштабах может двигаться вещество вселенной, чтобы выполнялись два требования:

       

  1. Во вселенной не должно быть привилегированного положения, не должно быть центра, т. е. места, из которого она выглядела бы иначе, чем из любого другого места.

  2.    
  3. Из положения, в котором мы находимся, вселенная должна выглядеть во всех направлениях одинаково.

    Оказывается, что эти условия однородности и изотропности накладывают сильные ограничения на возможные движения. Представьте себе, что частицы материи (галактики для наших целей можно рассматривать как частицы) соединены стержнями. Тогда галактики и соединяющие их стержни образуют решётку, подобную кристаллической. Таково положение в любой определённый момент времени. Наши ограничения требуют, чтобы с течением времени форма решётки оставалась одной и той же. Единственное, что может меняться, — это длины воображаемых связующих стержней. Другими словами, может меняться масштаб решётки, но не её форма. Например, три галактики образуют треугольник, форма которого всегда будет сохраняться. Следовательно, мы можем определить состояние вселенной в любой данный момент, просто задавая текущее значение масштаба решётки S(t), где t — время.


Рис. 1. Зависимость логарифма красного смещения (или скорости удаления от нас) от видимой звёздной величины галактик. Расстояния в миллиардах световых лет.

    Из теории относительности можно получить важную информацию о том, как S меняется с t. Однако мы вновь встречаемся с разветвлением. Существует несколько возможностей. Три случая, помеченные 0, +1/2, 1, показаны на рис. 3. Имеются и другие возможности, сильно отклоняющиеся от ортодоксальных взглядов, и они на рис. 3 не показаны. По этим результатам можно предсказать, какие движения галактик должны наблюдаться. Предсказанные движения изображены на рис. 1 на стр. 27 (случаи 0 и +1 на рис. 1 соответствуют тем же случаям на рис. 3). Как уже объяснялось в связи с рис. 1, по вертикальной оси отложена величина, являющаяся мерой красного смещения спектральных линий. Теория предсказывает именно красное смещение. Под “движением” мы подразумеваем такое перемещение, которое необходимо, чтобы вызвать в лаборатории точно такое же красное смещение. По горизонтальной оси отложена величина, являющаяся мерой расстояния, при условии, что все галактики имеют одинаковую светимость.


Рис. 3. Изменение масштаба со временем для различных типов космологии.

    Новейшие данные очень хорошо удовлетворяют кривой +1 на рис. 1. Однако различные кривые на рис. 1 расположены очень тесно, и, допустив, что далёкие галактики имеют несколько иную светимость, можно предположить, что лучше подходит кривая +1/2 или даже кривая 0.

    Для меньших расстояний все случаи дают одинаковую зависимость, а именно прямую линию. Тот факт, что наблюдается концентрация галактик вдоль этой линии, возможно, является наиболее существенным достижением теоретической космологии. Это серьёзное указание на то, что изложенные выше ограничения (1) и (2) справедливы. Однако возникает существенная трудность. Из рис. 3 видно, что если мы будем двигаться назад по времени до определённого момента (t= 0 на рис. 3), мы получим S= 0. Масштаб решётки уменьшается до нуля, и все частицы, разделённые сейчас конечными расстояниями, соединятся; следовательно, плотность вещества станет бесконечной.

    Как давно имела место эта исключительная ситуация? Путём комбинации теории и наблюдений мы приходим к моменту приблизительно 9 миллиардов лет назад для случая +1/2, 13 миллиардов — для случая 0 и 7 миллиардов лет — для случая +1. По совершенно независимым астрофизическим расчётам наилучшая оценка возраста нашей Галактики составляет от 10 до 15 миллиардов лет. Случаи 0 и +1/2 с этой величиной можно согласовать, но согласование для случая +1 довольно сомнительно.


Рис. 4. Гипотетический вариант космологии +1 без сингулярностей.

    С другой стороны, случай +1 даёт надежду избежать серьёзного логического затруднения, с которым мы сталкиваемся в других случаях. Кривая S(t) для случая +1 имеет форму арки. После достижения максимального значения при t=tm масштаб уменьшается. Он вновь обращается в нуль при t= 2tm. Формальная интерпретация этого результата состоит в том, что вселенная возникает в момент t= 0 и исчезает при t=2tm. Можно, однако, попытаться избежать этого вывода, полагая, что S уменьшается не точно до нуля, а до какого-то минимального значения, после чего оно вновь возрастает. Тогда масштаб будет меняться по кривой, представляющей собой последовательность арок, как показано на рис. 4. В этом случае мы имеем вселенную не только без конца, но и без начала. Вселенная пульсирует с периодом 2tm.


Рис. 5. Гипотетический вариант космологии 0 и +1/2 без сингулярностей.

    Сходную идею можно использовать и для других случаев, но выглядит это довольно искусственно. Можно сказать, что и в случае 0, и в случае +1/2 мы имеем ситуацию, изображённую на рис. 5. Несущественно, в каком направлении мы отсчитываем время от оси симметрии, для которой на рис. 5 принято t=0. С одной стороны от неё вселенная сжимается, а с другой — расширяется, так что мы имеем картину вселенной, сжимающейся от бесконечно разреженного состояния, причём сжатие происходит вплоть до момента, когда достигается какое-то, пока неопределённое, минимальное значение S. После этого сжатие сменяется расширением, и вселенная возвращается в бесконечно разреженное состояние.

    Пульсирующую модель, изображённую на рис. 4, можно подвергнуть довольно строгому испытанию, после которого доверие к ней значительно возрастает. Ясно, что в момент достижения наибольшей плотности галактики и звёзды должны разрушаться. В противном случае внутри звёзд от цикла к циклу постоянно происходило бы превращение вещества и водород превращался бы в более тяжёлые элементы. После достаточно большого числа циклов весь водород истощился бы, что противоречит наблюдениям. Этого можно избежать, если температура в моменты наивысшей плотности окажется достаточно высокой. Тогда галактики и звёзды испарятся, вещество превратится в горячее облако газа. Можно показать, что при достаточно высокой температуре физические процессы приведут вещество в состояние смеси почти равного числа протонов и нейтронов. После поворотной точки, когда S начинает увеличиваться, температура падает. Нейтроны исчезают частично путём распада, частично объединяясь с протонами и образуя гелий. Оказывается, что все эти процессы поддаются довольно точному расчёту, результатом которого является смесь водорода и гелия в отношении примерно 2:1 (по массе). Этот результат в довольно широких пределах не зависит от физических условий, если только температура достаточно высока. Отношение водорода к гелию, наблюдаемое в Солнце, звёздах и межзвёздном газе (как в нашей Галактике, так и в нескольких близких галактиках), действительно близко к 2:1. Согласие поразительное, хотя при строгом учёте всех деталей и обнаруживаются расхождения: например, имеющиеся оценки содержания гелия на Солнце ниже расчётной величины примерно на 40%. Однако гелий — элемент, трудный для наблюдения, и нынешние результаты вполне могут быть ошибочными на эту величину.

    Поистине удивительно, что литр солнечного вещества, если бы мы могли добыть его, мог бы опровергнуть космологию пульсирующей вселенной, представленную на рис. 3. Но из-за отсутствия такого образца мы можем лишь отметить этот результат как успех теории пульсирующей вселенной, указав и на упомянутое выше серьёзное затруднение с возрастом.

    Уравнения, определяющие поведение S, показывают, что в случае +1 должно существовать максимальное значение S, что расширение должно прекращаться и сменяться сжатием. Но противоположное утверждение из уравнений не следует: почему должно существовать минимальное значение S, при котором сжатие должно прекращаться и сменяться расширением? Действительно, если придерживаться ограничений (1) и (2) (на стр. 88), которые, как вы помните, привели к успешному объяснению наблюдательных данных рис. 1, то в этой теории не может быть смены сжатия на расширение.

    Можно сказать, что если ограничения (1) и (2) являются хорошим приближением в настоящее время, то близ момента смены сжатия на расширение они неприменимы. Возможность пренебрежения ограничением (2), но не (1) была исследована довольно подробно. Как будто ситуацию это не улучшило. Однако предстоит ещё проделать большую работу, прежде чем окончательно выяснится влияние отбрасывания ограничения (1). Менее трудная, но сходная проблема связана с гравитационным коллапсом ограниченного объекта. Она была довольно подробно исследована в связи с квазизвёздными источниками радиоизлучения. Хорошо известно, что до сих пор все исследователи, исходившие из обычной теории, сталкивались с трудностями, связанными с той же самой проблемой “отскока” от особой точки, т. е. смены сжатия на расширение. До сих пор возможность такой смены не доказана, даже для ограниченного объекта.

    При таких обстоятельствах теоретикам необходимо решить, хотят ли они по-прежнему идти в указанном выше направлении, исследуя всё более и более сложные возможности, или они уже достигли такого этапа, на котором должны быть рассмотрены совершенно новые идеи. Следует учесть три обстоятельства:

    а) Согласие с эмпирическими наблюдательными фактами.

    б) Нежелание вводить понятия, не вытекающие из лабораторных экспериментов.

    в) Неспособность ортодоксальных космологий справиться с рядом фактов, которые хотя и являются также выводом из наблюдений, но, по-видимому, имеют более фундаментальное значение, чем факты, подпадающие под категорию (а).

    Существует рассказ о том, как покойный Вольфганг Паули прервал однажды оратора, употребившего слово “фундаментальный”, возгласом: “Это философия, а значит, чепуха”. Так что у меня есть прекрасное объяснение того, что я подразумеваю под фактами в пункте (а) и в пункте (в). Точные места, в которые попадают наблюдаемые галактики на диаграммах типа рис. 1, — это факты класса (а). Такие факты не вызывают никакой эмоциональной реакции. Мы принимаем их такими, какие они есть. К классу (в) я отношу наблюдаемую асимметрию времени, тот факт, что события происходят в последовательности, которая несимметрична по отношению к прошлому и будущему. Обратите внимание, что я здесь не играю словами. Как я уже отмечал, обращение смысла прошлого и будущего — вещь совершенно тривиальная. Вместо того чтобы сказать: “Я родился в прошлом и умру в будущем”, в равной степени можно сказать: “Я родился в будущем и умру в прошлом”. Единственное различие здесь состоит в математическом обращении смысла времени, получаемом повсеместной заменой в уравнениях t на —t. Что действительно нетривиально, так это то, что общее направление от рождения к смерти, какая бы форма ни была избрана для его описания, одинаково и для всех животных и для перехода неорганического топлива в золу. Избираемый нами путь зависит, как мне кажется, от относительного эмоционального воздействия (б) и (в). На меня (в) оказывает большее влияние, чем (б), потому что (в) для меня имеет большое значение, а (б) — нет, ибо я не верю, что всю физику можно открыть в земной лаборатории. Я полагаю, что многие из моих коллег думают иначе. По-видимому, лишь немногие физики склонны доказывать, что все можно открыть в лаборатории, но зато многие утверждают, что единственное надёжное знание — это то, которое добыто в лаборатории. Пример закона всемирного тяготения показывает, что это не обязательно так. Менее уязвимая точка зрения состоит в том, что не следует отклоняться от того, что известно из лабораторных экспериментов, пока все возможности, согласующиеся с лабораторными данными, полностью не исследованы. Трудность здесь в том, что ни об одной теории нельзя сказать, что она “полностью исследована”. Всегда можно продолжать работу над всё более и более сложными случаями. Нужно решить, когда же наступает время для отхода от ортодоксального образа мышления. Ясно, что вынося такое решение, не все будут придерживаться единого взгляда, ибо каждый оценивает спорные стороны проблемы, исходя из своих собственных пристрастий.

    Что касается лично меня, я питаю сильную неприязнь к некоторым космологическим построениям. Я могу понять, что космология пульсирующей вселенной была выдвинута вначале, чтобы объяснить наблюдаемую асимметрию времени, но мне претит сама мысль о том, что для объяснения наиболее общих черт нашего бытия необходимы “начальные условия”. Это значило бы, что вселенная — весьма убогая штука, способная лишь громыхать, как огромный завод, да и то после долгой наладки, подобно той старой автомашине, которую я водил в первые послевоенные годы. В космологических исследованиях я придерживаюсь точки зрения, что все важные черты вселенной уже содержатся в её законах, а не привносятся извне. Таков один из применяемых мною способов сокращения пути. Лично я не трачу времени на исследование теорий, требующих особых начальных условий.


Рис. 6. Схема вселенной, симметричной относительно времени.

    Если не считать недавно возникшей и ещё не решённой проблемы, связанной с распадом К20-мезона, законы физики считаются симметричными по отношению к времени. Каким образом при действии симметричных относительно времени законов может возникнуть асимметрия времени? На рис. 6 схематично изображена симметричная относительно времени ситуация. Симметрия имеет место относительно особой точки на оси времени, которую я для удобства выбрал при t=0. Поскольку, вообще говоря, маловероятно, что произвольный момент времени будет близок к t=0, такой момент будет находиться далеко вправо или влево от этой точки. Наблюдатель, живущий в такой момент, обнаружит, что в его окрестностях имеет место асимметрия времени, но асимметрия будет различной, в зависимости от того, находится ли наблюдатель справа или слева от t= 0.

    Рис. 6 показывает, как может быть в принципе решена проблема асимметрии времени, хотя, конечно, это ни в коей мере не доказывает реального существования такой схемы. Рисунок свидетельствует, что проблема не безнадёжна, а также показывает, как её можно было бы решить. Возвращаясь к рис. 5, мы встречаемся с подобной же ситуацией по отношению к поведению масштаба S(t). Следовательно, космологии, представленные на рис. 5, дают большие возможности для понимания асимметрии времени, чем космология, представленная на рис. 4. Однако при детальном исследовании возникают трудности. Например, асимметричный характер распространения света, по-видимому, объяснить нельзя. Возникает также трудность, связанная с “отскоком” при t= 0, точно так же, как при смене сжатия расширением в космологии пульсирующей вселенной.

    В предыдущей главе я обратил внимание на удивительное обстоятельство, что вселенная не состоит из равных количеств вещества и антивещества, если только не предположить, что два вида материи существуют в разделённых между собой объёмах; однако последнее было бы очень трудно объяснить. Если отбросить эту идею как чересчур искусственную, то мы сталкиваемся с необходимостью либо отбросить эмпирическое правило, по которому барионы и антибарионы всегда возникают в равном количестве, либо предположить, что возникновение материи физически необъяснимо.

    Второе предположение, по-видимому, неизбежно ведёт к описанным выше космологиям и к всё ещё не решённой проблеме, каким образом может происходить смена сжатия вселенной расширением. Первое же предположение ведёт к совершенно новой возможности, описанию которой я посвящу остаток этой главы. Идея о том, что каждая частица материи может возникать независимо от другой, ведёт к концепции стационарной вселенной. Расширение вселенной должно со временем вызвать уменьшение плотности, если только не появляется новое вещество. В последнем случае эффект расширения было бы возможно компенсировать эффектом “рождения”. Расстояния между галактиками при расширении увеличиваются, так что число галактик в единице объёма также должно уменьшаться, если только из вновь созданного материала не создаются постоянно новые галактики. Следовательно, эта новая концепция стационарной вселенной приводит к требованию, что новые галактики должны образовываться непрерывно. Проверкой этого требования было исследование необычных галактик, описанных в гл. 1. Общий вывод из этих исследований состоит в том, что имеющиеся данные согласуются с таким требованием, хотя факт рождения новых галактик ещё нельзя считать доказанным.

    Концепция стационарной вселенной в своем первоначальном виде находится в противоречии с результатами подсчётов источников радиоизлучения, проведённых Райлом и Кларком. Их данные показывают, что или в прошлом радиоисточников было больше, или они были более мощны, или то и другое вместе. Возможность изменения идеи строгой стационарности обсуждалась Нарликаром и мною. Я полагаю, что сейчас следует предпочесть дальнейшее развитие теории, которое будет описано позже, в гл. 5.

    Вернёмся к изображённой на рис. 1 кривой -1. Это предсказанная кривая для стационарной теории. Поскольку наиболее удалённые галактики, вероятно, попадают между кривыми 0 и +1, это также свидетельствует против стационарности. Однако расхождение невелико, и, вероятно, его можно отнести за счёт недостоверности данных.

    Отложив пока рассмотрение концепции стационарности как способа описания вселенной, посмотрим, как подобная теория может быть сформулирована математически. Необходимо ввести новое поле, которое можно назвать С-полем. Это поле действует на частицу (или частицы) в момент её (их) возникновения. Можно представить себе частицу как линию в четырёхмерном пространстве-времени. Возникновение частицы представляется началом, а исчезновение её — концом линии, как на рис. 7. Понятия рождения и уничтожения частицы можно обратить, поменяв направление времени t. Тогда становится очевидным, что я не выделяю возникновение частицы как нечто, противоположное аннигиляции, а скорее подчеркиваю, что у линий, представляющих частицы, могут быть концевые точки. В этих точках действует С-поле. Связь между концевыми точками частиц А и В на рис. 7 обозначена как С(А, В).


Рис. 7. Диаграмма рождения и гибели частиц в четырехмерном пространстве — времени.

    С-поле распространяется в пространстве — времени точно так же, как и все другие поля, удовлетворяющие волновому уравнению. Полное значение С-поля в произвольной точке X есть сумма вкладов от всех концевых точек, что схематически показано на рис. 8. Если это суммарное С-поле содержит достаточно энергии, то возможно, что в точке X появится новая частица (или частицы). Требования к энергии таковы, что энергия С-поля должна по меньшей мере соответствовать массе созданной частицы (или частиц) . Импульс созданных частиц равен импульсу, переносимому С-полем, так что импульс и энергия в процессе рождения (и, конечно, в соответствующем процессе аннигиляции) строго сохраняются.

    Выразив всё это математически, можно проанализировать следствия из рождения и аннигиляции материи. Простейший случай, который можно рассмотреть, это тот, в котором выполняются ограничения (1) и (2) на стр. 88. Эти ограничения приводят к единственно возможному решению. Оно имеет любопытную симметрию, изображённую на рис. 9. Это симметрия того рода, которая требуется для создания ситуации, уже обсуждавшейся в связи с рис. 6. Теперь мы встречаемся с добавочным свойством, состоящим в том, что концевые точки частиц также расположены симметрично относительно момента симметрии, который я вновь обозначил как t= 0. Если принять за правило, что время всегда отсчитывается в направлении от момента симметрии, то вселенная расширяется при увеличении времени как вправо, так и влево на рис. 9. Если время отсчитывать таким способом, то частицы только создаются. Однако если считать, что время возрастает слева направо по обе стороны от t = 0, то слева от t=0 вселенная сжимается и частицы аннигилируют, тогда как справа от t= 0 вселенная расширяется и частицы создаются. Эти утверждения обращаются, если мы будем отсчитывать время справа налево.


Рис. 8. К определению величины С-поля в произвольной точке.

    В каком направлении во времени движется свет? Нарликар и я исследовали этот вопрос. Мы показали, что направления распространения, показанные на рис. 6, удовлетворяют решениям наших уравнений. По-видимому, противоположное направление, т. е. движение к t=0, не удовлетворяет уравнениям, хотя мы ещё не смогли, найти этому полного доказательства.

    Интересная особенность рис. 9 состоит в том, что, рассматривая рождение и аннигиляцию только частиц, а не античастиц, мы всё же получаем двойной мир: один справа, а другой слева от t= 0. Моё заявление, что мы имеем дело только с частицами, а не с античастицами, относится к случаю, когда мы отсчитываем время одинаково по обе стороны от t= 0, т. е. слева направо. Но если время отсчитывать всегда от t= 0, то при t= 0 смысл понятий “частица” и “античастица” меняется. Если время отсчитывается от t= 0, то мир справа от t= 0 может быть миром вещества; мир слева от t= 0 будет тогда миром антивещества. Это не просто игра словами. При условии, что направление распространения света и прочих полей также меняется между t→∞ и -t→∞, эксперименты в мире справа от t= 0 дадут спиральность, противоположную той, которая получится слева от t=0 (например, в хорошо известном эксперименте с кобальтом-60).


Рис. 9. Симметричная модель вселенной, построенная с учётом С-поля.

    Эта единственная космология, получающаяся из математических уравнений, включающих С-поле и учитывающих ограничения однородности и изотропности (1) и (2) на стр. 88 не является строго стационарной. Это видно из того, что в момент временной симметрии (t= 0) вселенная не расширяется и не сжимается. Однако в высшей степени маловероятно, что наблюдатель, живущий в произвольный момент времени, окажется близ точки временной симметрии. Он будет жить или далеко вправо от этой точки (t→∞) или далеко влево (-t→∞). А решение уравнений в точках, лежащих далеко вправо или далеко влево, — это решение стационарной космологии. Например, плотность вещества в пространстве стремится сохранять стационарное значение. Масштаб S меняется по кривой, имеющей вид, изображённый на рис. 10.


Рис. 10. Изменение масштаба со временем для модели, изображённой на рис. 9.

    Хотя при перечисленных условиях эта космология является единственно возможной, она содержит неопределённость, важность которой выяснится в следующей главе. Теория основывается на решающем постулате о связи С-поля с концевыми точками частиц. Поскольку эта связь постулирована, мы не знаем, насколько она сильна. Она может быть нулевой, и в этом случае мы возвратились бы к прежним теориям, обсуждавшимся в этой главе. Однако при условии, что эта связь не нулевая, мы приходим к только что описанной теории. Сила связи определяется одним числом, которое мы обозначим f. Это число определяет плотность вещества: плотность для больших t или больших -t просто пропорциональна f. Единицы измерения можно выбрать так, что плотность, обозначаемая через ρ, будет точно равна f для больших t или -t (ρ→∞ при |t|→∞). Тогда плотность при t= 0 равна f/2. Таким образом, плотность в разное время не строго одинакова. Она сохраняет стационарное значение, лишь когда мы находимся вдали от точки временной симметрии. Однако плотность меняется только между f/2 и f и не подвержена очень большим колебаниям, как в других космологиях, в которых ρ обратно пропорциональна кубу S (ρ~S-3).


Рис. 11. То же, что на рис. 10, при разных значениях f.

    Как я уже сказал, мы a priori не знаем величины f. Естественно попытаться определить f, исходя из наблюдений. Это было сделано следующим образом. Вертикальный масштаб на рис. 10 также зависит от f. Принимая разные значения f, мы получим различные кривые (рис. 11). Все кривые построены так, что при t= 0 они дают одинаковое значение S. Мы вправе это сделать, потому что S, как вы помните, это просто масштаб решётки и мы всегда можем выбрать единицу длины так, что S будет иметь любое определённое значение в какой-либо выбранный момент времени, скажем S= l при t= 0, как на рис. 11. Затем зафиксируем определённый момент времени и проведём для этого момента вертикальную линию. Линия пересечёт различные кривые S в точках А, В, С ... и т. д. Из простого рассмотрения рис. 11 видно, что наклоны кривых S в этих точках различны. Наклон кривой S при наблюдениях далёких галактик проявляется следующим образом.


Рис. 12. Зависимость логарифма красного смещения от логарифма расстояния.

    Вернёмся к рис. 1 на стр. 27. Вы помните, что кривые, изображённые на этом рисунке, представляют собой предсказанную зависимость красного смещения спектральных линий от расстояния. Точнее, по оси ординат отложен логарифм красного смещения Δλ/λ, а по оси абсцисс — величина, зависящая от логарифма расстояния, как на рис. 12. Если не рассматривать очень больших расстояний, предсказанная кривая на рис. 12 изобразится прямой ОА с наклоном 45°. Можно, однако, нарисовать бесконечное число линий, параллельных ОА. Несколько таких линий показано на рис. 13. Какую из этих линий нужно выбрать, исходя из теории? Ответ зависит от наклона кривой S на рис. 11, а это в свою очередь зависит от выбираемой нами величины постоянной связи f. Но f нам неизвестна, так что мы должны обратить процедуру сравнения теории с наблюдениями. Мы должны начать с результатов наблюдений для близких галактик и посмотреть, на какую из семейства параллельных линий они ложатся. На рис. 13 в качестве иллюстрации показано, что галактики попадают на четвёртую линию. Теперь мы видим, какой наклон кривой S необходим, чтобы получить четвёртую линию и, наконец, получаем соответствующее значение f. Именно такая процедура была применена для определения численных характеристик теории. В следующей главе я опишу совершенно иной метод определения величины f.


Логарифм расстояния D
Рис. 13. То же, что на рис. 12, при разных значениях D.

    Нам остаётся привести некоторые цифры. При f, определённом только что описанным способом, плотность вещества в пространстве составляет ~10-29 г/см3. Это более чем в 10 раз превышает плотность, которая получилась бы, если бы всё вещество галактик было равномерно распределено в пространстве. Следовательно теория требует, чтобы большая часть вещества вселенной была сосредоточена не в наблюдаемых галактиках. Это наводит на мысль, что во внегалактическом пространстве может существовать достаточно вещества для образования новых галактик.


Рис. 14. Красное смещение спектральных линий.

    Я уже отмечал ранее, что величину, отложённую по вертикали на рис. 1, можно интерпретировать как скорость лишь с некоторой осторожностью. В действительности мы измеряем лишь красное смещение спектральных линий, схематически показанное на рис. 14. На нём изображены пять линий а, b, с, d, e с измеренными в лаборатории длинами волн λа, λb, λс, λd, λе. Те же пять линий появляются и в спектре галактики, но теперь их длины волн равны λа+Δλа, λb+Δλb, λc+Δλc, λd+Δλd, λe+Δλe. Откуда мы знаем, что это те же самые линии? Потому что отношения их длин волн одинаковы:

    Именно эта величина Δλ/λ и отложена на предыдущих рисунках. Это то, что мы получаем из наблюдений. Измерения скорости мы не производили. Откуда же тогда появляется скорость? Почему мы часто говорим о “скоростях удаления” галактик?

    В лаборатории было обнаружено, что длины волн спектральных линий в излучении, приходящем от удаляющегося объекта, увеличиваются и Δλ/λ для всех линий одинаково, точно так же, как для галактик. Когда мы говорим о скорости галактики, мы подразумеваем скорость лабораторного источника света, при которой Δλ/λ было бы таким же, какое наблюдается у этой галактики.

    Зависимость между Δλ/λ и скоростью для лабораторного источника света показана на рис. 15. В начале кривая идёт под углом 45°, но затем, при увеличении скорости, поднимается более круто, так что Δλ/λ→∞ по мере приближения к скорости света. Такое поведение кривой вызывает настоящую неразбериху, если при больших Δλ/λ мы будем продолжать истолковывать эту величину как скорость галактики. Пока мы остаёмся на 45-градусном участке кривой на рис. 15, совершенно несущественно, говорим ли мы о действительно наблюдаемой величине Δλ/λ или эквивалентной лабораторной скорости. Но когда Δλ/λ приближается к бесконечности, ничего, кроме путаницы, не получается. Лучше придерживаться зависимости между Δλ/λ и расстоянием, как на рис. 13. Прямолинейная зависимость между lg(Δλ/λ) и lgD (где D - расстояние), изображённая на рис. 13, относится только к близким галактикам, т. е. к галактикам, для которых Δλ/λ много меньше единицы. Как же ведёт себя кривая, когда Δλ/λ становится большим?


Рис. 15. Зависимость между Δλ/λ и скоростью для лабораторного источника света или космологии +1/2.

    Ответ на этот интересный вопрос зависит от того, с какой космологией мы имеем дело. Когда Δλ/λ мало, все космологии дают на рис. 13 линию, идущую под углом 45°. Различия возникают, когда Δλ/λ велико, что уже было продемонстрировано на рис. 1 (стр. 27). На рис. 16 я изобразил зависимость Δλ/λ от расстояния для стационарной космологии (т. е. t не вблизи момента временной симметрии), а также зависимость для космологии +1/2. Последняя зависимость поясняет ситуацию, которая возникает для обсуждавшихся ранее в этой главе космологии. Космология +1/2 — это космология Эйнштейна и де Ситтера.

    Прежде чем обсуждать эти кривые, необходимо пояснить, что D — это современное расстояние. Предположим, что мы могли бы мгновенно измерить (например, линейкой) расстояние до галактики. Это и было бы D. Выясняется любопытное обстоятельство: если кривая для стационарной теории идёт под углом 45° до бесконечности, то для космологии +1/2 красное смещение Δλ/λ стремится к бесконечности при определённом конечном значении D. Галактики с D, большим этой величины, вообще не могут наблюдаться. Чем же определяется это значение D? Современной эпохой. Наблюдатель, который нарисует подобную кривую в будущем, обнаружит, что 45-градусный участок простирается на большее расстояние. Он обнаружит также, что подъём Δλ/λ происходит при большем D. Однако кривая для стационарной космологии при увеличении t останется такой же.

    Кривая для космологии +1/2 имеет такую же форму, что и лабораторная зависимость красного смещения от скорости (см. рис. 15). Если угодно, это сходство можно интерпретировать чисто формально, говоря, что скорость удаления галактики близ предельного значения D для космологии +1/2 приближается к скорости света. Но для стационарной теории такой интерпретации дать нельзя.

    Вновь следует подчеркнуть, что всё это относится к практически имеющей место ситуации, т. е. к свету, который мы сейчас улавливаем нашими реальными телескопами. Космология +1/2 утверждает, что современные наблюдения по необходимости ограничены светом от галактик, расстояния до которых в настоящий момент не превышают определённого максимального значения. Стационарная теория позволяет получить свет от галактик, находящихся на произвольно большом расстоянии D. Предположим теперь, что мы ставим вопрос совершенно по-иному. Пусть нас интересует свет, излучённый галактиками сегодня, который дойдёт до наблюдателя в нашей Галактике в какой-то момент в будущем. Какова зависимость между современным D и моментом в будущем Т, когда этот свет дойдёт до нас? За Т=0 принят настоящий момент. Результаты для двух космологий показаны на рис. 17. Теперь возникает в точности обратная ситуация.


Рис. 16. Зависимость красного смещения Δλ/λ от современного расстояния D для стационарной космологии и космологии +1/2. Масштаб D подобран так, что Δλ/λ= D при малых D.

    Максимальное расстояние существует для стационарной теории, но не существует для космологии +1/2. По стационарной теории, сколько бы ни ждал наш наблюдатель в Галактике, он никогда не сможет наблюдать сигналов, излучённых в настоящее время галактикой, современное расстояние до которой больше Dmax. При величине f, определённой описанным выше путём, Dmax оказывается равным приблизительно 10000 миллионов световых лет, или 1028 см. Это предельное расстояние часто называется “радиусом наблюдаемой вселенной”. Массу внутри наблюдаемой вселенной легко получить, умножив 4πD3max/3 на плотность, равную ~10-29 г/см3. Эта масса составляет ~1056 г, что в 1023 раз больше массы Солнца. Она часто называется “массой наблюдаемой вселенной”. Однако важно понять, что всё это относится к будущему.


Рис. 17. Зависимость времени Т от современного расстояния D для стационарной космологии и космологии +1/2. Единицы D и Т выбраны так, что Δλ/λ= D= Т. Величина D выражена в единицах Dmax.

    Если ясно отдавать себе отчёт, что рис. 16 и 17 относятся к совершенно разным проблемам (рис. 16 — к свету, который был излучён в прошлом и доходит до нас сейчас, а рис. 17 — к будущему), то становится очевидным, что можно наблюдать галактики или иные объекты, лежащие сейчас за пределами радиуса наблюдаемой вселенной; но испущенные ими в будущем сигналы никогда не будут получены — всё это, конечно, в рамках стационарной теории. Предположим, что мы возьмём расстояние Dmax из рис. 17 и найдём соответствующее ему значение Δλ/λ из рис. 16. Тогда мы узнаем, что любой объект, для которого красное смещение больше этой величины, сейчас лежит вне наблюдаемой вселенной. Оказывается, что соответствующее значение Δλ/λ поразительно просто: Δλ/λ=1.

    Квазары с Δλ/λ>1 недавно наблюдал Шмидт. Если красное смещение имеет космологическое происхождение, то эти объекты лежат дальше Dmax. Один из первых исследованных Шмидтом объектов, квазар 3С 147, показан на фото XXXI. У него Δλ/λ= 0,545, так что, если красное смещение имеет космологическую природу, у этого объекта современное значение D равно 0,545Dmax.

    Заканчивая эту главу, я хотел бы вернуться к пункту (в) на стр. 93. Он касается фактов, которые я считаю более “фундаментальными”, чем непосредственные эмпирические факты, такие, как число звёзд в отдельной галактике. В качестве примера фундаментального факта я привёл известную всем по опыту асимметрию времени. Другое коренное свойство вселенной молчаливо подразумевалось во всех предыдущих рассуждениях, когда мы пользовались понятием одновременности. Говоря, что расстояние D — это расстояние в настоящий момент, мы подразумеваем, что “настоящий момент” имеет физический смысл на всём протяжении от нас до рассматриваемой галактики, вдоль всей линии, к которой мы прикладываем нашу воображаемую линейку. Одновременности всегда можно придать чисто геометрический смысл простым выбором координат. Оказывается, одновременность неожиданно играет решающую физическую роль во всей космологии.


Фото XXXI. Положение радиоисточника 3С 147 указано стрелкой.

    Нетрудно видеть, что мы вводим в физическую картину одновременность при наложении ограничения (1) на стр. 88. Концепция неразличимости друг от друга разных мест подразумевает одновременность, ибо в нестатической вселенной различные места следует рассматривать в одно и то же время. Если время различно, то ограничение (1) не обязательно должно быть действительным для наблюдателей в разных местах. Удивительно то, что это ограничение действует. Оно приводит к согласующейся с наблюдениями линейной зависимости между Δλ/λ и D для не очень удалённых галактик. Это согласие я расценил как наиболее уверенное достижение космологии. Теперь мы видим, что это достижение основывается на том, что одновременность имеет физический смысл. Время и пространство играют почти такую же роль, что и в ньютонианской физике. Можно сказать, что причина, по которой ньютонианская физика даёт вполне удовлетворительное описание мира, состоит в том, что она преимущественно имеет дело с явлениями, определяемыми космологической ситуацией.

    Теория относительности утверждает, что для физических законов не может иметь значения выбор системы координат — системы измерения времени и пространства. Законы физики действуют совершенно одинаково в любой из бесконечного числа возможных координатных систем. Как же тогда физические законы вообще могут привести к одной выделенной системе координат и иметь в ней особый смысл, с чем мы, по-видимому, встречаемся в космологии? Теория относительности говорит о том, что поведение физической системы одинаково в любой из бесконечного числа возможных систем пространственно-временных координат. Физическая система будет “делать то же самое”, независимо от координат, которые мы случайно выбрали для расчётов. Однако теория относительности никак не утверждает того, что и расчёты будут одинаково трудоёмки во всех выбранных нами системах координат. В одной системе расчёты могут быть сравнительно просты, а в других — много сложнее. Именно такова ситуация в космологии. Например, расчёты, приводящие к рис. 1, могли бы быть проведены и в других системах пространственно-временных координат, и основные физические выводы были бы теми же самыми, но получить их было бы гораздо труднее.

    Вы спросите, почему расчёты в одной системе легче, чем в других? Почему ограничение (1) становится особенно лёгким для понимания и изящным по форме в сходной с ньютонианской пространственно-временной системе, которой мы пользовались во всех предыдущих рассуждениях? Теория относительности не отвечает на этот вопрос, и в космологии обычно предполагается, что эта простота является отражением того, каким путём возникала вселенная. Назад к первопричинам, к философии, против которой я ранее столь энергично возражал, к философии, которую Бонди выразил в фразе: “Вселенная такова, какая она есть, потому что она была такой, какой она была”?

    Если мы оставим первопричины, то как же тогда понять особое значение системы времени, применявшейся во всех предыдущих рассуждениях? Положим t= С. Здесь С-поле есть физическая величина. В каждой точке пространства-времени С-поле имеет определённое численное значение, совершенно независимое от выбора системы координат. Полагая t= С, мы в неявной форме устанавливаем координату времени и даём определение тому, что мы подразумеваем под одновременностью. Время одинаково во всех точках, в которых С имеет одинаковое значение. Определение одновременности получается теперь физическим, а не геометрическим. В описанной выше стационарной теории соотношение t=C действительно выполняется.

И последний вопрос: почему при таком выборе координаты времени распределение вещества во вселенной описывается проще? Ранее я говорил, что энергия и импульс возникающих частиц равны энергии и импульсу С-поля. Импульс С-поля имеет направление, перпендикулярное поверхности постоянного С. Следовательно, частицы возникают с вектором импульса-энергии, перпендикулярным поверхности постоянного С, которая, по нашему определению t, есть также и поверхность постоянного времени. Именно это свойство создаёт простоту описания.

Дата установки: 16.12.2009
[
вернуться к содержанию сайта]

W

Rambler's Top100 KMindex

Hosted by uCoz