Вселенной. Строение и поведение моллюска как раз и дает космологическую модель мира.
Фридмановские модели не могли не двигаться. Мир с необходимостью обрел динамизм. Как же решался вопрос о его конечности или бесконечности?
Допускались обе эти возможности — дело зависело от средней плотности материи. При большой средней плотности вышел мир конечный и пульсирующий, как сердце. Такова закрытая космологическая модель Фридмана. А при малой средней плотности из уравнений вставала открытая модель — бесконечная, способная либо расширяться, либо сжиматься. Причем во всех случаях тем быстрее, чем дальше от наблюдателя.
Эта особенность фридмановских моделей трудновата для наглядного представления: кажется нелепостью расширение сразу изо всех точек или сжатие сразу ко всем точкам (потому что в каждой может находиться наблюдатель). Но надо вспомнить, что речь идет не о движении тел в пространстве—времени, а о деформации самого пространства — времени, самой системы отсчета (моллюска), о преобразовании действующих там метрических правил: чем дальше, тем заметнее становятся изменения метрики. Прочувствуйте это хорошенько, вспомнив сказанное раньше о неевклидовой геометрии, — и будет, я думаю, понятно.
А вот наиболее существенное. В теории Фридмана впервые в истории космологии полностью отсутствовало что-либо специально придуманное, искусственно привнесенное, вроде космологической постоянной, сыгравшей у Эйнштейна и де Ситтера роль Атласа — вседержителя небес и звездного подметальщика. Прямо от земной физики, и только от нее, — ко всему миру. От падающего камня, от розетки Меркурия, от светового луча, согнувшегося возле Солнца, — к безбрежным сонмам галактик. Нет в природе вещей, недоступных взгляду махонькой человеческой науки, — вот что было неявно заявлено в трудах Фридмана. Весь мир, все глубины его познаваемы с крошки Земли!
Эйнштейн к решениям Фридмана отнесся ворчливо. Посчитал их неверными. Был недоволен, написал опровержение в журнал, где они были напечатаны.
Фридман послал Эйнштейну письмо, в котором вежливо спорил. Доказывал свое. Потом с Эйнштейном встретились коллеги Фридмана, советские ученые, работавшие тогда в Германии, и тоже старательно убеждали великого физика.
В конце концов произошло уникальное в эйнштейновской биографии, хоть и закономерное событие: самокритичный, ироничный, чуждый важничанья и упрямства, Эйнштейн признал свою неправоту. Признал безупречную верность решений Фридмана. Извинился перед Фридманом и потом во многих своих статьях ссылался на его исследование.
А как же с космологической постоянной? Дошло до того, что Эйнштейн публично отрекся от нее, как праведник от бесовского наваждения. И объявил ее самой большой из всех ошибок, когда-либо им совершенных.
После этого три фридмановские модели Вселенной — конечная пульсирующая, бесконечная сжимающаяся и бесконечная расширяющаяся — начали жизнь в науке.
Сразу встал вопрос: какой из моделей отдать предпочтение, какая ближе к реальности?
Дилемма решалась на основании конкретных наблюдений и вычислений.
Во-первых, тип модели — открыта она или закрыта? Бесконечна или конечна? Для ответа надо узнать среднюю плотность вещества в нашем мире. И вот тут пора сделать очень серьезную оговорку.
В ходе космологических рассуждений нам понадобилось выяснить среднюю плотность мирового вещества, то есть - сделать, по существу, физический опыт. Но исполнить его даже в принципе мыслимо лишь там, куда мы в состоянии заглянуть через астрономические инструменты или поставить прибор, а значит, в пределах нашего пространственно-временного мира. Поэтому все выводы относятся лишь к доступной нам (хотя бы в принципе) пространственно-временной «комнате» космоса. Ее называют обычно Метагалактикой или Мегамиром.
Быть может, есть в неисчерпаемой Вселенной и другие миры, другие пространственно-временные «комнаты». В этом допущении нет ничего мистического. Другой мир — отнюдь не потусторонний мир. Он вполне материален, так же как и наш. Но оттуда к нам невозможно принести прибор. И туда от нас нельзя добраться даже за вечность нашего времени. Подобно тому как обитатель «шара Пуанкаре» не в состоянии выйти из него и вынести что-нибудь за его пределы.
Сегодня еще никто не доказал достоверность существования других миров. Разговоры о них — только предположения. Но ради осторожности надо иметь в виду: когда произносятся слова «мир», «мироздание», «Вселенная», речь идет о Метагалактике или Мегамире.
Итак, прикидываем массу звезд и темного космического вещества в доступном астрономическому взгляду участке мироздания, делим на объем этого участка...
Если получится больше, чем 2·10-29 грамма на кубический сантиметр, значит, мир замкнут. Всюду в нем положительная кривизна длиннейших четырехмерных световых и геодезических линий (вспомните еще раз меридианы на глобусе), ограниченное количество вещества и света. Из такого мира нет «выхода», хоть нет у него и границ — обитатели его находятся в положений жителей четырехмерного «шара Пуанкаре». По Фридману, такая безграничная, но конечная модель, как сказано выше, медленно пульсирует.
Если же средняя плотность материи меньше, чем 2·10-29 грамма на кубический сантиметр, выходит на сцену открытая модель. Кривизна длиннейших четырехмерных геодезических отрицательна (как кратчайших трехмерных на седле или граммофонном раструбе). И — либо сжатие, либо расширение.
Что же по этому поводу говорят астрономы?
Сегодня никто не рискует назвать достоверную цифру средней плотности вещества. Выходит близко к пограничной величине, но больше или меньше ее — неизвестно. Еще не так давно многие склонялись все же к бесконечной модели. Плотности как будто чуть-чуть не хватало, чтобы замкнуть ее. Но в последние годы физики пришли к мнению, что заметная доля мировой материи существует, быть может, в форме, недоступной пока телескопам и потому выпадающей из поля зрения астрономов. Эту долю составляют неуловимые, невидимые и неощутимые частицы под названием нейтрино. Они испускаются звездами вместе со светом, пронизывают все и вся, мчат сквозь планеты, сквозь любые толщи вещества, почти не взаимодействуя с ним, и несут довольно значительную энергию, следовательно — и массу.
Как много их? Достаточно ли, чтобы замкнуть, ограничить Вселенную?
Неизвестно.
Совсем недавно отыскалась в мире еще одна невидимая материальная субстанция — фотоны низких энергий (кванты сантиметровых радиоволн). Их тоже много, и они всюду. Но и этот «фотонный фон» (или «реликтовый свет» —причина этого названия будет объяснена позже) еще не «взвешен» по- настоящему.
Таким образом, остановить выбор на закрытой или открытой модели пока нельзя. Не хватает данных. Космологи надеются, что их удастся раздобыть с развитием внеземной астрономии — при наблюдении Вселенной прямо из космоса, без помех земной атмосферы.
Все же вероятность замкнутости с открытием нейтрино и «фотонного фона» стала больше.
Ну, а расширяется мир или сжимается?
Здесь ответ однозначен. Расширяется. Основание — знаменитое «красное смещение» линий спектра далеких галактик. Именно это открытие, которого, к сожалению, не дождался Фридман (оно было сделано через четыре года после его смерти американским астрономом Хэбблом), подняло исследование советского ученого от уровня более или менее вероятной гипотезы на почетный пьедестал достоверной космологической теории.
Хэббл установил знаменательный факт: спектральные линии света далеких галактик сдвинуты к красному концу спектра, и смещение тем значительнее, чем дальше галактика от нас. Тут-то и отыскалось прямое доказательство разбегания галактик, что легче всего было объяснить расширением самого мира,
