Читать книгу Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий - Страница 41

Термин «отоны» впервые введен в монографии российских астрофизиков Я.Б. Зельдовича и И.Д. Новикова «Теория тяготения и эволюция звёзд» (М.: Наука, 1971. с. 441). Он образован от сокращения «ОТО», общая теория относительности, с присоединением латинского суффикса «н», обозначающего некий особый класс материальных объектов. Но отоны – это не просто некоторые материальные образования, существование которых предполагается на основе общей теории относительности и описывается на её математическом языке. Это – целые миры с нетривиальной, не встречающейся в земном мире геометрией и топологией, причудливыми пространственно-временными свойствами. С точки зрения земного макроскопического опыта отонные миры – настоящие чудовища мироздания, поглощающие либо искажающие привычную нам макроскопическую определённость. Поэтому их так трудно открыть, доказать их существование не теоретически, а практически и эмпирически.

Слово «отоны» возникло в качестве видового наименования, объединяющего все разновидности тел с релятивистским полем тяготения, находящихся внутри так называемого «горизонта событий» или асимптотически приближающегося к нему. В этом знаменитом определении Зельдовича и Новикова содержится понятие «горизонта событий», т. е. некоторой границы, отделяющей события привычного нам макроскопического мира, от событий, скрытых от нас и как бы выпавших из этого мира благодаря мощному полю тяготения отонов и происходящему вследствие воздействия этого поля искривлению пространства – времени. Итак, горизонты событий – это особенные по своим пространственно-временным свойствам поверхности, нарушающие свободное проникновение световых и прочих ипформационных сигналов из одной области в другую. Находиться внутри «горизонта событий» – значит существовать вне макроскопического, хорошо просматриваемого при помощи оптических приборов пространства, и даже непосредственно установимых этими приборами причинно-следственных отношений. К отонам относятся, прежде всего, всевозможные «дыры» в пространстве-времени: чёрные, белые, серые. Однако в последние годы понятие отонов существенно расширилось и включило в себя самые разнообразные объекты, модели которых могут быть построены на основе ОТО: замкнутые и полузамкнутые миры, фридмоны, планкеоны, геоны, голые сингулярности и прочие загадочные формы геометрически иных миров. Принципиальное отличие отонов от всех прочих, классических астрофизических объектов, заключается в том, что, как подчёркивает белорусский философ А.П. Трофименко, для последних ОТО либо несущественна, либо даёт лишь количественные поправки. (Трофименко А.П. Вселенная и развитие. – Минск.: Наука и техника, 1982, с. 27). Применение ОТО даёт возможность «нарисовать» совершенно новое, негеоценрическое многообразие природы, а затем продолжить изучать это многообразие всевозможными физико-астрономичсскими методами.

Первыми отонами, существование которых вытекало из распространения на объективную реальность результатов теории относительности, были чёрные дыры (сокращенно – ЧД). Характерно, что некоторые представления о возможности подобных объектов зародились уже задолго до возникновения общей теории относительности и релятивистской космологии, на основе теории тяготения Ньютона. Первым, кто предсказал феномен чёрной дыры, был английский физик Джон Мичелл. Он на тринадцать лет опередил выдающегося французского космолога и философа Лапласа, независимо от него в 1796 г. обосновавшего возможность существования чрезвычайно массивных и вследствие этого невидимых объектов. Лаплас рассуждал просто и остроумно. Сила, действующая в гравитационном поле, должна неограниченно возрастать с увеличением массы источника и уменьшением расстояния до центра гравитации. Однако эта, по существу, негеоцентрическая ситуация имеет только внешнее сходство с проблемой ЧД, так как в рамках ньютоновской теории подобные объекты – это всего-навсего глубокие, пусть даже очень глубокие и «тёмные» гравитационные ямы, никак не связанные со свойствами пространства-времени.

Начало науки об отонах в виде учения о релятивистских чёрных дырах было положено в 1916 году немецким учёным Карлом Шварцшильдом. Заметим, что произошло это сразу же после формулировки Эйнштейном основных принципов ОТО и чуть раньше публикации работы Эйнштейна, положившей начало релятивистской космологии. Шварцшильд впервые получил точное решение уравнений Эйнштейна для так называемой «сферической симметрии», т. е. для некоторого математически описанного сферически-симметричного распределения вещества. В ходе решения оказалось, что при таком распределении должна возникнуть некоторая сфера с весьма специфичными свойствами. Если в области пространства-времени, ограниченной этой сферой, сосредоточится определённая масса вещества, никакой объект не может покинуть её. И не только объект, но и никакой вещественный носитель информации об объекте. Изобразительными средствами ОТО теория Шварцшильда «нарисовала» гравитационную яму бесконечной глубины, так как это на самом деле не яма, а дыра, бездонный провал в самом пространстве-времени. Искривление пространства-времени вблизи указанной сферы оказывается настолько сильным, что оно как бы прорывается, резко изменяются не только его метрические, но и топологические свойства. Представить это себе в какой-то степени наглядно можно, взяв лист бумаги и протыкая его иглой. До определённого момента лист будет искривляться, а затем – проколется или его плоскость прорвется. Место прокола – и есть некий аналог сферы Шварцшильда на плоском пространстве двухмерного листа, а края этого прокола – горизонт событий. Ни одно материальное тело, идущее по листу, не сможет двигаться дальше, попав за этот горизонт. Оно неизбежно проваливается и выпадает из пространства листа.

Черная дыра есть, прежде всего, ненаблюдаемый непосредственно объект, который сам «проглатывает» свои макроскопические связи с внешним миром. Она может образовывать сингулярности, подобные той, из которой скачкообразно «вырвалась» Метагалактика в момент своего возникновения. Она, наконец, представляет собой гравитационную ловушку, в которой могут мгновенно исчезнуть для внешних макроскопических наблюдателей различные макроскопические объекты, – даже если это объекты грандиозных масштабов.

Но как же могут образовываться подобные «чудотворные» с макроскопической точки зрения, катастрофические для плоско-созерцательного взгляда на космос гравитационные впадины? Теория звёздной эволюции, созданная трудами Л.Д. Ландау и С. Чандрасекара показала, что чёрные дыры должны образовываться в результате нормальной эволюции многих обычных, хорошо видимых нами звёзд. Всякая звезда «горит» и испускает свой таинственный блеск, пока в её недрах происходит термоядерная реакция, непрерывно поддерживаемая плазменным веществом звезды. Но вот водородное «горючее» подходит к концу, – ибо всему, даже таким грандиозным явлениям, как звёзды, рано или поздно приходит конец. Как только иссякает питающее звезду вещество, с ней происходит неминуемая катастрофа – так называемый гравитационный коллапс. Погибающую звезду – коллапсар – ожидает неудержимое сжатие под воздействием её собственного гравитационного поля. Расчёты показывают, что звезды, раз в 5 более массивные, чем наше Солнце, будут сжиматься неограниченно и обязательно превратятся в чёрные дыры. Звезда с массой Солнца при этом сократилась бы до размеров сферы с радиусом всего 3 км., в то время как сегодня радиус фотосферы Солнца составляет 0,7 млн. км. Масса же звезды остается прежней. На месте умершей звезды оказывается гравитационная могила с чрезвычайно специфическими свойствами. На близких расстояниях от этой могилы траектории всех макроскопических предметов, в том числе и света, испытывают существенные отклонения от тех, по которым они движутся вблизи других чрезвычайно плотных объектов, например, нейтронных звёзд. На расстоянии в полтора гравитационных радиуса свет может быть пойман на круговую орбиту и стать «спутником» чёрной дыры; в непосредственной же близости от шварцшильдовской сферы вообще не существует устойчивых орбит для физических тел, они не могут превратиться в спутники и неминуемо поглощаются ЧД. Кроме того, вблизи этой сферы имеет место сильное релятивистское замедление времени и бесконечное красное смещение у сигналов, испускаемых из окрестности ЧД.

Это означает, что для удалённого наблюдателя, т. е. для нас с вами, падающая на ЧД частица будет постепенно останавливаться, а все связанные с ней процессы замедляются, а затем и вовсе застывают. Подобно заколдованному мертвецу, чёрная дыра вокруг себя останавливает время, не допуская прохождения сигналов и «криков о помощи» в окружающий мир. Никакие сведения о событиях внутри «гравитационной могилы» получены быть не могут. По этой причине сферу Шварцшильда и называют горизонтом событий. Мир под горизонтом существует как бы сам по себе и геоцетрическому миру недоступен.

И все же, несмотря на негеоцентрическую недосягаемость чёрных дыр, возможность их обнаружения была найдена. Именно вследствие необычных свойств чёрных дыр мы можем получить косвенные данные об их существовании. Прежде всего, ЧД есть невидимый объект, который своим мощным гравитационным полем оказывает существенное влияние на окружающее вещество. Невидимка обнаруживает своё присутствие по своему влиянию на окружающий макроскопический мир, оставляя на нём свои следы. Для обнаружения чёрных дыр астрономы ищут, прежде всего, «двойные» системы, состоящие из чёрной дыры и находящейся в её гравитационном поле звезды. Если существуют двойные звёздные системы, которые отнюдь не редкое явление в нашей Галактике, то почему бы не существовать паре «звезда – чёрная дыра»? При этом извечная предательница чёрная дыра неизбежно сыграет с попавшей с ней в пару несчастной звездой свою злую шутку. Вещество звезды будет в этом зловещем танце постоянно втягиваться в бездонное чрево дыры. При этом, раскручиваясь и разогреваясь до плазменного состояния, прежде остывавшее вещество разрушающейся звезды будет испускать согласно расчетам мощное рентгеновское излучение.

Такое предсказание было сделано ещё в 60-е годы российскими учёными Я.Б. Зельдовичем и О.X. Гусейновым. А в начале 70-х с помощью рентгеновских телескопов, установленных на спутнике «Ухуру», было открыто несколько источников рентгеновского излучения в составе двойных систем. Наиболее вероятным кандидатом в чёрные дыры признан знаменитый рентгеновский источник «Лебедь-X–I». Другим вероятным кандидатом является «Лебедь-Х-3».

Многообещающими и интенсивно изучаемыми являются также модели ЧД не только в двойных системах, но и в ядрах галактик, квазаров и т. д. Делаются попытки обнаружения ЧД по такому негеоцентрическому излучению, как гравитационные волны, хотя ввиду слабости гравитационного взаимодействия эффект «гравитационных сигналов» чрезвычайно труден для обнаружения в земных условиях. Мощное гравитационное излучение должно возникать при рождении дыр.

Чёрные дыры могут вызвать эффект «гравитационной линзы», искривляя своим сильным гравитационным полем лучи света и удваивая для земного наблюдателя изображения звёзд. Вследствие воздействия гравитационного поля ЧД могут возникать сильные концентрации звёзд в так называемой «потенциальной яме» вокруг горизонта событий.

Начало 70-х годов XX века в астрофизике было отмечено бурным всплеском глубоких исследований по проблеме пространственно-временных многообразий гравитационных полей чёрных дыр и их обнаружения. Шёл поиск новых негеоцентрических каналов информации, способных значительно усилить познавательный потенциал астрономической науки. Обнаружились глубокие связи между законами физики чёрных дыр и обычной термодинамики, основные понятия которой приобретают совершенно новое негеоцентрическое содержание. После пионерной работы английского физика-теоретика С. Хокинга открылось совершенно новое направление исследований на стыке теории гравитации и квантовой физики. Хокинг показал, что чёрные дыры не обязательно являются такими уж абсолютно чёрными, т. е. изолированными от макроскопического мира, как это думали раньше. Они могут «испаряться» и даже взрываться, а при определённых обстоятельствах даже излучать свет и потоки самых разнообразных частиц.

В 1971 г. Хокинг обосновал возможность существования мини-ЧД, т. е. чёрных дыр сравнительно небольших размеров и массы. В 1977 г. Я.Б. Зельдович выдвинул гипотезу о существовании микро-ЧД, для которых характерны квантовые масштабы и соответствующие им законы. Но и классическая, шварцшильдовская чёрная дыра время от времени показывает исследователям свой крутой норов, демонстрирует им всё более и более сногсшибательные свойства. Благодаря работам Казнера, Эддингтона, Леметра, Синга, Новикова, Крускала, Секереша выяснилось, что шварцшильдовская ЧД может таить в себе не единое пространство-время, а два различных, каждое из которых имеет свою внешнюю область и область под горизонтом событий, образуя в итоге четыре области, соединяющиеся на горизонтах, вследствие чего между ними нет двусторонней причинной связи. Налицо, таким образом, чрезвычайно сложный немакроскопический рисунок пространственно-временной конфигурации внутри чёрных дыр.

Судьба наблюдателя, провалившегося в немакроскопический мир чёрной дыры, поистине трагична. Первоначально он не обнаружит никаких особенностей в течении времени и не сможет даже отметить факт пересечения горизонта событий. Но для внешнего наблюдателя он уже пропал. Страшная гравитационная могила поглотила его, и нет таких сил, которые помогли бы вырваться из неё. Макроскопическая Вселенная тоже исчезает для него без возврата, вместо звёзд и галактик во всех направлениях вспыхивает свет. Картина эта в точности тождественна той, которую нарисовал Л.Н. Толстой в рассказе «Смерть Ивана Ильича», описывая, как безнадёжный больной ощутил свою смерть. Он будет разорван вместе со своей ракетой так называемыми приливными силами чёрной дыры, либо ощутит катастрофическое нарастание своего веса по мере приближения к центру гравитации и будет сдавлен и сжат в лепёшку своей собственной массой.

Но, несмотря на свою безнадёжную и безрадостную черноту, дыры в пространстве-времени способны пролить свет на очень важные проблемы, связанные с устройством мироздания. Благодаря чёрным дырам космологи нашли, наконец, объект, в котором может таиться скрытая масса вещества нашей Вселенной, причём не какая-то незначительная часть общей массы Метагалактики, а около 90 % этой массы. Более того, появились весьма серьезные основания для того, чтобы видеть в чёрных дырах не только «хранилища» скрытой массы нашей вселенной, более обширные, чем суммарная масса всех видимых объектов, – галактик, газовых туманностей, потоков космических лучей и т. д. Когда в 1960-е годы были построены знаменитые диаграммы Крускала и Пенроуза, позволяющие весьма наглядно и вместе с тем математически точно производить манипуляции с нетривиальными областями пространства-времени, это открыло возможности для представления геометрически иных физических миров. И вот тут-то выяснилось, что чёрные дыры внутри себя, т. е. под гравитационным радиусом, представляют собой не инертные и застывшие тела, а воплощают в себе движение в качественно иной, негеоцентрический мир. Каждая из них, если верна теория, представляет собой своего рода горловину, ведущую в иное пространство-время, иную метагалактику.

Итак, чёрные дыры были и остаются одним из самых негеоцентричных объектов современной науки о Вселенной, и вполне возможно, что каждая из них представляет собой туннель, ведущий в ещё более негеоцентрическую вселенную. Или, точнее, не туннель, а своеобразный пролом в обваливающейся кое-где сплошной стене макроскопического мира. «Из всех измышлений человеческого ума от единорогов и химер до водородной бомбы, – пишет известный астрофизик К. Торн, – наверное, самое фантастическое – это образ чёрной дыры: и, тем не менее, законы современной физики фактически требуют, чтобы чёрные дыры существовали. Возможно, только наша Галактика содержит миллионы их». (Торн К. Поиски чёрных дыр. – Успехи физических наук, 1976, т. 188, вып. 3, с. 453).

Антиподом чёрных дыр являются белые дыры. Это антиколлапсары, взрывающиеся после коллапса звёзд и образования чёрных дыр в другом, «потустороннем» нашей Метагалактике пространстве-времени. Есть ещё и серые дыры, нечто среднее между чёрными и белыми. Это – белые дыры, которым не хватило энергии для расширения во внешнее пространство, и поэтому начавшееся расширение вновь переходит в коллапс.

Поистине фантастическая картина рисуется в воображении, если проанализировать выводы теории о судьбе гравитирующей материи: две Вселенные, соединённые между собой горловиной, или, по укоренившемуся ныне образному наименованию, «кротовьей норой», взаимодействуют через эту нору, оставаясь внеположенными друг другу за пределами таких нор. При этом вещество через чёрную дыру в одной вселенной перекачивается во вторую, выходя в неё из белой дыры.

Ещё более усложнились наши представления о «дырах» в пространстве-времени, когда учёные стали рассматривать не только массу, которой характеризовался классический шварцшильдовский отон, но и электрический (либо магнитный) заряд, а также момент вращения. Все другие макроскопические параметры у ЧД отсутствуют, что было доказано рядом соответствующих теорем. Это дало основание известному американскому физику Дж. Уилеру выдвинуть свою знаменитую образную формулировку: «Чёрные дыры не имеют волос». Правда, впоследствии выяснилось, что ЧД могут иметь ряд экзотических параметров, идущих из микромира составляющего их вещества. К ним относится, например, цвет – квантовое число кварков. Но структуру пространственно-временных отношений такие параметры существенно не изменяют. Поэтому чёрные дыры сейчас усиленно изучаются с точки зрения их «безволосых» макроскопических параметров. Электрически заряженные чёрные дыры получили название ЧД Рейсснера-Нордстрема по фамилиям учёных, впервые описавших их при помощи определённого решения уравнений Эйнштейна. Вращающиеся чёрные и белые дыры были названы именем Р.П. Керра, американского математика, которому впервые в 1963 г. удалось отыскать для таких объектов решение уравнений гравитационного поля.

В настоящее время делаются попытки классифицировать чёрные дыры по этим параметрам и даже создать своеобразную «таблицу Менделеева» для таких отонов. Причудливое сочетание макроскопических и немакроскопических параметров ещё больше осложняется проблемой так называемой «голой» сингулярности. То, что сингулярность, лежавшая в начале нашей вселенной, может таиться и сегодня в столь немакроскопических объектах, как чёрные дыры, ни у кого особого удивления не вызывает. Но оказывается, что эта сингулярность вдобавок может быть и «голой», то есть иметь непосредственный контакт с нашим макроскопическим миром! В мире, насыщенном «голыми» сингулярностями, имела бы место существенная «непредсказуемость» физических явлений. Поэтому теоретики всеми силами стараются блокировать выводы теории, предсказывающей существования «голых» сингулярностей и поправить теорию таким образом, чтобы источить возможность существования подобных «нелепых» с макроскопической точки зрения свойств немакроскопических объектов – отонов. Р. Пенроуз придумал для этого гипотезу «космической цензуры», согласно которой сингулярности ЧД должны быть обязательно отграничены от макромира, т. е. отделены от него непроходимыми для физических взаимодействий горизонтами событий. Уже возникают, однако, модели гравитационного коллапса с совершенно «голыми», ничем не прикрытыми сингулярностями. Беспредельный негеоцентризм продолжает проникать в теорию космоса сквозь любую, даже космическую цензуру.

Впрочем, тот же Р. Пенроуз, рассматривая керровские вращающиеся чёрные дыры, нашёл способ извлекать из них для внешнего макроскопического мира энергию. Если некоторое тело при приближении к ЧД разделится на две части, и одна часть упадет в дыру, то вторая может уносить часть вращающейся энергии дыры. Кто бы мог подумать, что чёрная дыра, этот монстр, безвозвратно пожирающая вещество, может в принципе служить щедрым источником энергии с практически неисчерпаемыми запасами. Итак, сегодня уже созданы даже зачатки негеоцентрической энергетики! Конечно, вопрос о практической реализуемости такого механизма даже в случае открытия ЧД на близком расстоянии от Солнечной системы следует отнести к весьма далекому будущему. Но ведь и во времена опытов Кюри с радиоактивностью вопрос о её практическом использовании в качестве энергетического источника непосредственно не ставился. А сегодня негеоцентрическая энергетика атомного распада при всей её опасности для геоцентрического существа – человека – покорно служит этому существу, и может повредить ему только тогда, когда сам человек превращается в бесчеловечное, социально ограниченное существо, способное действовать во вред Земле и человечеству. Тогда и возникают разнообразные катастрофы, символом которых стала Чернобыльская АЭС.

Если существование чёрных дыр считается в настоящее время теоретически и экспериментально установленным, то с белыми дырами (БД) нет еще достаточной ясности, хотя в отличие от чёрных они не невидимы, а могут проявлять своё существование в астрономически доступном макромире, так как являются источниками разлетающейся, взрывающейся материи. Дело в том, что существованию белых дыр могла угрожать так называемая ультрафиолетовая катастрофа, которая должна была бы привести к быстрому превращению БД в ЧД. В противоположность ЧД, обладающих бесконечным красным смещением у горизонта событий, что не позволяет увидеть их проявления, белые дыры у своего горизонта должны обладать бесконечным фиолетовым смещением. Но за счёт квантового рождения частиц вблизи сингулярности белая дыра быстро лишилась бы своей энергии и погибла бы в ультрафиолетовой катастрофе, превратившись в чёрную дыру. Правда, современная теория расширенных пространственно-временных многообразий спасает БД от неизбежности ультрафиолетовой катастрофы. С точки зрения этой теории белая дыра – закономерный продукт эволюции гравитирующей материи со сложной пространственно-временной структурой.

При помощи белых дыр сейчас предполагается объяснить ряд сложных космических явлений. Возможно, именно в них кроется разрешение загадки громадных энерговыделений, открытых астрономами в окружающем нас космосе. Ведь объяснить энерговыделения квазаров, активных ядер галактик, мощных всплесков гамма-излучения не удаётся никаким другим механизмом, кроме белых дыр. Обычное объяснение, которое даётся, например, энергетическим запасам звёзд, на этом уровне уже не работает. Термоядерная реакция, которой объясняется существование постоянно излучающих звёзд, не может, согласно расчётам, создавать столь мощных энерговыделений в силу своей еще слишком большой геоцентричности. Только взрывным расширением белых дыр можно объяснить сверхэнергоносители окружающего нас космоса. И ими же легко объясняется вдобавок происхождение так называемых войдов – громадных пустот в распределении галактик, обнаруженных в 70-е годы XX века.

Но самое главное значение белых дыр для построения современной негеоцентрической картины космоса заключается в том, что они явились бы прямыми вестниками тех других миров, вселенных, метагалактик, с которыми вполне возможно, именно через них сообщается известная нам Метагалактика. Стало быть, именно изучение БД может дать нам достоверную информацию о «запредельных» для нас негеоцентрических мирах.

«Дыры» в пространстве-времени ведут нас в удивительные миры, столь же непохожие на наш макроскопический мир, как наша Земля непохожа на питающую её энергией звезду – Солнце. Вращающаяся чёрная дыра, обладающая электрическим зарядом и названная по фамилиям своих исследователей ЧД Керра-Ньюмена, поражает нас тем, что она предполагает вход в антигравитирующую вселенную, т. е. такую вселенную, в которой все тела обладают не положительной, а отрицательной массой, и, стало быть, не притягивают, а отталкивают друг друга. Сингулярность в такой ЧД представляет собой не точку, в которую по причине бсзграничной кривизны пространства-времени спрессована потенциально безграничная масса вещества, а кольцо, расположенное в экваториальной плоскости вращения. Проходя через сингулярное кольцо, объект попадает в царство антигравитации, мир, в котором все тела имеют отрицательную массу и центры не притяжения, а отталкивания. Ньютон этого мира, если бы в нём были возможны разумные существа, открыл бы закон всемирного отталкивания. Как ни парадоксален с точки зрения геоцентрического здравого смысла вопрос об отрицательных массах и отрицательной кривизне пространства-времени, он имеет под собой определённые физические основания. В современной физике нет никакого закона, запрещающего существование отрицательных масс. А что не запрещено законом, то должно быть разрешено. И как ни сопротивляется земной опыт представлению о физической реальности отрицательных масс, исследования в этом направлении продолжаются. В последние годы многие учёные предлагают привлечь теорию отрицательных масс к объяснению колоссальных энерговыделений, обнаруживаемых в космосе.

Все в мире соотносительно. Если есть гравитация, то должна быть и антигравитация, хотя и необязательно в нашей Вселенной. Если мошка, ползущая по искривленному листу бумаги, переползёт через дырку на противоположную сторону листа, она попадёт на лист с отрицательной кривизной. А отрицательная кривизна пространства-времени – это и есть антигравитация. И очень может быть, что на обратной стороне пространственно-временного «листа» Вселенная будет не только не гравитирующей, а отталкивающей, но и не расширяющейся, а сужающейся.

Возможность существования антигравитации вытекает из основных принципов общей теории относительности. Начало теоретическому изучению этого чрезвычайно интересного гипотетического явления было положено в 1957 г., когда Г. Бонди рассмотрел задачу о движении вдоль одной прямой двух тел с массами разного знака, т. е. притягивающего и отталкивающего. Тело с положительной массой будет отталкиваться от тела с отрицательной массой и падать от него, одновременно увлекая его своим притяжением за собой. И «преследуемое» гравитирующее тело, и его антигравитирующий «преследователь» будут двигаться с ускорением свободного падения.

Понятие антигравитации вводится в физику по аналогии между теорией гравитации и теорией электромагнитного поля. Генератором антигравитации может явиться поток ускоренных масс, подобный переменному электрическому току в круглом соленоиде. Возможность существования антигравитации влечёт за собой очень интересные космологические следствия. Такое допущение предполагает правомерность модели Метагалактики с общей массой, равной нулю. Тогда очень может быть, что гравитирующая материя собрана в наблюдаемых космических объектах, антигравитирующие же частицы равномерно заполняют всю Метагалактику. (См.: Терлецкий Я.П. Космологические следствия гипотезы отрицательных масс. – В сб.: Проблемы гравитации. Тбилиси: Мецниереба, 1965, с. 238–241). Признание сосуществования гравитации и антигравитации порождает ряд важных для размышления физиков парадоксов. В частности, при определённом расположении гравитирующих и антигравитирующих масс возникает эффект весьма специфичного отражения света. Свет может полностью отражаться в точку своего испускания. В 1981 г. Ф. Альзофон предложил идею создания аппарата, работающего на принципе антигравитации. Проблему антигравитации при всей её гипотетичности нельзя представить в виде какого-то досужего вымысла, порождённого только игрой ума учёных. Это – не физическая головоломка, а реальная, серьёзная научная проблема, разрешение которой, при всей нашей сегодняшней слабости в области экспериментальной проверки, обогащает науку новыми идеями, приёмами, методами исследования, готовит почву для грядущих открытий.

Другая подобная проблема – возможность существования антимиров – материальных образований, состоящих из антиматерии. С этой проблемой учёные столкнулись уже при жизни Эйнштейна. Малейшее взаимодействие объектов, состоящих из материи и антиматерии приводит к так называемой аннигиляции, взрыву с взаимным уничтожением объектов и большим выделением энергии.

Ограниченность нашей Метагалактики как относительно всеобщей, геоцентрической Вселенной, проявляется в предельной скорости, выше которой, согласно теории Эйнштейна, не может двигаться ни одно макроскопическое тело. Если старая классическая механика не знает никаких ограничений на скорость перемещения предметов, как не знает она и пространственно-временного различия миров, то теория относительности вводит запрет на сверхсветовые скорости. В связи с этим запретом надолго утвердилось представление о невозможности сверхсветового движения вообще. Однако в настоящее время зреет и укрепляется убеждение учёных в том, что подобное представление исходит всего лишь из геоцентрической трактовки теории относительности, трактовки, неправомерно ограничивающей её подлинный смысл. На каком основании и для каких объектов теория относительности признаёт невозможным движения быстрее скорости света? Для физических тел макроскопического типа, на том основании, что по мере приближения их скорости к скорости света приближается к бесконечности их масса и само наполняющее тело вещество становится абсолютным макроскопическим тормозом механического перемещения. Но тем самым мир с точки зрения скорости просто разбивается на две части: на геоцентричный, включающий систему относительно медленных движений, и – разворачивающийся за пределами присущих ему взаимодействий мир сверхсветовых движений. И поскольку постулат о наличии фундаментальной скорости распространения взаимодействий нельзя подменять постулатом о максимальной скорости всех возможных движений, сразу же возникает вопрос об исследовании сверхсветовых движений и тех немакроскопических взаимодействий, которые могут быть с ними связаны.

Одним из первых исследователей сверхсветовых движений явился известный российский физик профессор Терлецкий. Ещё в 50-е – 60-е годы он опубликовал ряд работ, в которых оперировал поистине невероятными величинами – мнимой и отрицательной массой. Вывод Терлецкого был недвусмыслепен: объект с обычной, земноподобной, макроскопической массой быстрее света двигаться в принципе не может. Но сочетание термодинамики с уравнениями Эйнштейна позволяет описывать их, исследовать объекты с иным характером массы. Объект с мнимой массой может двигаться со сверхсветовой скоростью. В 60-е годы, когда у физиков-теоретиков наметилось известное потепление в отношении к сверхсветовым скоростям, их возможные носители получили специальное название. Они были окрещены именем «тахионы», происходящим от греческого «тахис» – быстрый. Носители же обычных досветовых скоростей движения и взаимодействия назвали брадионами, что по-гречески означало «медленные». Объекты же, движущиеся со скоростью света, назвали люксонами (от лат. «люкс» – свет).

Одной из причин обращения учёных к этой проблеме явилось то, что во многих моделях теорий поля появились решения, предполагающие у микрообъектов тахионоподобные свойства. Кроме того, негеоцентричность многих астрономических объектов и их описаний при помощи физической теории наводила на мысль о привлечении тахионов к их объяснению. И хотя слабые, пока еще немногочисленные попытки экспериментального поиска тахионов не дали положительного ответа об их существовании, а теории, предлагаемые исследователями из различных стран, содержали неустранимые противоречия, популярность тахионных гипотез не только не упала вновь до нуля, а продолжает расти.

Углубилась теория тахионных процессов в особенности в связи с созданием так называемой теории расширенной относительности, одним из авторов которой является российский физик В.С. Ольховский. Совместно с итальянскими коллегами, – группой под руководством профессора Реками, – им был предложен новый подход, развившийся в единственную на сегодняшний день непротиворечивую теорию сверхсветовых объектов. Согласно этой теории тахион ведёт себя в досветовой системе как брадион, брадион же в сверхсветовой системе – как тахион. Только люксон в любой системе остается объектом, движущимся со световой скоростью. Принцип этот, названный принципом дуальности, весьма необычен. В соответствии с ним брадионы, т. е. объекты нашего мира (и мы с вами), попав в тахионную систему, станут тахионами. Вся беда в том, что попасть туда они не смогут ни при каких обстоятельствах, ибо их собственная масса не позволит им преодолеть световой барьер.

Являясь таким образом «симметричными» брадионам, тахионы противоположны им по своим свойствам. Если для ускорения брадиона нужно подводить к нему энергию, то тахион ускоряется при рассеянии своей энергии. При приложении же к нему энергии извне он будет всё сильнее и сильнее приближаться к скорости света, достижение которой возможно лишь с приложением бесконечной энергии. В то же время вообще лишённый энергии тахион будет двигаться с бесконечной скоростью. Такие тахионы, – их называют трансцендентными, – обладают поистине удивительными свойствами. Это в высшей степени негеоцентрические объекты, настоящие чемпионы негеоцентричности. В любой момент времени каждый из них находится во всех точках Вселенной, в том числе и нашей метагалактики. Для трансцендентных тахионов не существует никакого центра, выделенной точки в пространстве, они везде и нигде, для них всё едино: и человек, и звезда, и чёрная дыра. Не они ли суть основа связи всего со всем, извечная ткань мироздания? Прямого ответа на этот вопрос нет, и не может быть в нынешней науке, но вопрос о бесконечно многообразной негеоцентрической первооснове всего мироздания и нашего макроскопического мира в частности является отнюдь не праздным.

Но не только трансцендентные, но и «рядовые» тахионы чрезвычайно необычны. Они немакроскопичны не только по скорости движения, но и по своей форме. Даже если в тахионной системе тахион является компактным, например, шарообразным, попав в брадионную систему, он становится нелокализуем в компактной области, принимая геометрические очертания от двуполостного гиперболоида до двойного конуса. Но и на этом перечень сенсационных свойств тахиона не заканчивается. Переход из тахионной системы в брадионную и обратно приводит не к возвращению исходного объекта, а к возникновению его антипода по таким характеристикам, как заряд, масса, барионное, лептонное, квантовое число и т. д. Если в наш мир ушёл, например, сверхсветовой электрон, назад он возвратится уже позитроном. Частица обернётся античастицей и т. д. Антитахионы и антибрадионы сильно осложняют картину взаимодействий суперлюминального (т. е. сверхсветового) и сублюминального (досветового) миров.

Суперлюминальные представления уже активно вторгаются в анализ явлений привычного нам макроскопического мира. Они используются для объяснения такого распространённого на Земле явления, как магнитное притяжение и отталкивание. Мы убеждены, что знаем, каковы причины земного притяжения и горения звёзд, но мы не имеем удовлетворительного объяснения того, почему прямо в наших руках магнит притягивает кусок железа. Вместо такого объяснения наука содержит несколько десятков правдоподобных, но не развиваемых и не проверяемых должным образом гипотез. Причиной этого является немакроскопический характер первоисточника магнитного воздействия. Одним из возможных путей обнаружения этого источника является решение проблемы магнитного монополя, т. е. некоторого аналога электрического заряда в области магнитных явлений. В природе до настоящего времени монополи не обнаружены, хотя поиски «следов» их существования ведутся со времени их предсказания известным английским физиком-теоретиком П. Дираком. Известно, что магнит как макроскопический источник магнитного поля всегда представляет собой двуполюсник с замкнутыми силовыми линиями; никакое макроскопическое разрезание или измельчение магнита не может превратить его в однополюсник, т. е. в мопополъ.

Существует множество теоретических моделей, пытающихся воспроизвести качества магнитных мопополей и их удивительную немакроскопичностъ. В рамках же теории сверхсветовых взаимодействии магнитные монополи получают чрезвычайно простое и красивое объяснение: это не что иное как сверхсветовые электрические заряды, т. е. электрически заряженные тахионы. Разумеется, для нас, медленных существ, «поймать» тахион в экспериментальную ловушку так же трудно, как словить сачком: зайца. Зато сам процесс «ловли» помогает нам многое понять не только в – повадках тахионов, но и в окружающем нас брадионном мире.

Развивая представления о сверхсветовых процессах, учёные стали интенсивно изучать многомерные пространства как возможную сферу распространения тахионов. Проникая своим мышлением в возможные миры, более широкие и многообразные, чем наш 3+1-мерный мегамир, они раскрывают этому мышлению новые горизонты. Потребность в рассмотрении пространств высшей размерности обусловливается нарушением макроскопической причинности при взаимосвязи брадионного и тахионного миров. Дело в том, что события брадионного и тахионного миров происходят как бы в разных измерениях. Причинная связь явлений может существенно нарушаться в весьма сильных гравитационных полях и при движении с большими ускорениями. Как уже говорилось, гравитационные поля чёрных и белых дыр могут влиять на связь причины и следствия. Под горизонтом событий, образуемым подобными объектами, брадионы становятся тахионами, тахионы – брадионами. В тахионной системе чёрная дыра брадионного мира оказывается белой, белая – чёрной, коллапс в одном мире оказывается антиколлапсом в другом.

Другим мостом между тахионным и брадионным мирами является, естественно, ускорение движения брадионов и замедление тахионов. Положение специальной теории относительности о невозможности достижения светового барьера обладает абсолютной непререкаемостью только в рамках нашего 3+1-мерного мегамира. Если же смотреть на этот процесс из расширенного пространственно-временного многообразия, то переход через световой барьер представляет собой всего лишь разновидность движения через горизонт событий, процесс, аналогичный «проваливанию» в чёрную дыру. К тому же чрезвычайно экзотичные взаимопревращения тахионов и брадионов могут появиться при движении в гравитационных полях чёрных и белых дыр типа Керра-Ньюмена, т. е. вращающихся и электрически заряженных. Таким образом, путь к чрезвычайно негеоцентрическому тахионному миру может пролегать через горизонты событий. Наш мир, – Метагалактика, – с этой точки зрения представляет собой лишь как бы одно сечение в многомерной Вселенной с комплексным пространством-временем. Это «сечение» изолировано от других систем в таком случае лишь макроскопически определённым способом движения, таким состоянием материи, при котором ограничено взаимодействие объектов и их проникновение в другие «плоскости» бытия.

А можно ли практически подтвердить или опровергнуть такую картину негеоцентрической Вселенной? Не суждено ли ей навеки оставаться умозрительной, экспериментально непроверяемой философской доктриной? Оказывается, уже сегодня можно предложить способы наблюдательной проверки новых представлений о Вселенной. Для этого как раз и следует проанализировать возможности наблюдательного проявления взаимопереходов между тахионным и брадионным мирами, а если рассуждать более общо – между областями пространства-времени, разделенными горизонтами. Такими проявлениями могут оказаться взрывы в нашей Метагалактике белых дыр, которые, выплескивая материю в нашу ограниченную область пространственно-временного многообразия, забирают её в результате коллапса из другой области. Белая дыра выходит из-под горизонта событий, переходя, согласно многомерной трактовке, из одного измерения в другое. Процесс антиколлапса при этом должен приводить к выделению колоссальной энергии в виде вспышки в различных диапазонах электромагнитных воли. Поиск и изучение белых дыр, а также их следствий в нашей Метагалактике может дать нам знания о материи внеметагалактических миров. Такими следствиями могут оказаться мощные всплески космического гамма-излучения, кратковременные рентгеновские источники, квазары, гигантские пустоты в крупномасштабном распределении скоплений галактик и т. д. Энергия, выделяемая при космических катаклизмах типа белых дыр, в принципе может превышать все энергетические и вещественные «запасы» нашей Метагалактики. Поэтому для поиска проявлений других вселенных, как и для поиска проявлений внеземных цивилизаций, целесообразен поиск так называемых «космических чудес» – явлений, не укладывающихся в привычные рамки нашего геоцентрического «сечения» Вселенной.

Рассказывая выше об отонных мирах, мы ограничивались теми их них, что могут быть затеряны в безграничных просторах космоса далеко от Земли. Но не таятся ли они от нас не только в бесконечно большом, но и в бесконечно малом? Гипотезы о связи самого элементарного уровня материи и самых больших масштабов высказывались не раз. Уже древнегреческий философ Анаксагор говорил, что любая гомеометрия (т. е. по-особому понимаемая им элементарная частица бытия) содержит в себе свойства целой Вселенной. Подобная «многоэтажная Вселенная» в свете успехов атомистики XIX и XX веков казалась совершенно наивным представлением. Однако с появлением общей теории относительности появилось не только оправдание умозрительных представлений о частицах-мирах, но и теоретический фундамент, позволяющий описывать и конкретизировать для нас внутренние закономерности бытия подобных объектов.

Новый аспект, внесённый общей теорией относительности в проблемы связи элементарного и крупномасштабного, состоит, прежде всего, в геометризации пространства-времени. Искривление пространства-времени может быть настолько сильным, что определённые области, содержащие материю, оказываются замкнутыми сами на себя и отгороженными от других областей своей пространственно-временной геометрией. Вспомним хотя бы фридмановскую модель Метагалактики, которая будет замкнутой, если плотность вещества в ней окажется больше 10^-29 г/см². Если учесть, что для определения плотности использовано не всё вещество Вселенной, а значительная часть, существуя в виде «скрытой массы», нейтрино и т. д., может оказаться ненаблюдаемой, тo вполне возможно, что Мегагалактика действительно является именно такой, как её рисовал А. Фридман. Но если следовать этой логике, – а она с точки зрения наших сегодняшних знаний неопровержима, – могут существовать другие метагалактики, никак не связанные с нашей в четырёхмерном пространстве-времени. Говорить о внешних размерах такого мира и о взаимном отношении различных миров друг к другу можно, но лишь представляя их вложенными в пространство-время более высокой размерности. Замкнутые миры, внутри которых справедливы уравнения Фридмана, современные физики назвали фридмонами, и хотя в принципе законы поведения вещества в них могут сильно отличаться от фридмановских, это название укрепилось за всеми замкнутыми мирами. Исследования российских физиков М.А. Маркова и В.П. Фролова показали, что замкнутые миры не настолько уж недоступны, и могут «частично размыкаться». При этом они проявляют себя определённым образом для внешнего мира уже не в качестве макроскопических вселенных, а в качестве заряженных элементарных частиц. Их огромная масса для внешнего наблюдателя испытывает так называемый гравитационный дефект и оказывается равной одной стотысячной доле грамма, а их радиус, опять же с внешней «точки зрения», составляет приблизительно 10^-32 см. Первооткрыватель и «крёстный отец» фридмонов М.А. Марков ставит совершенно резонный вопрос: не являются ли все известные науке элементарные частицы различными видами фридмонов? Такой гипотетический микро-мега объект, связанный узкой горловиной с нашей Метагалактикой, представляет собой настоящее чудо негеоцентрической физики. Ведь и наша Метагалактика может оказаться элементарной частицей, используемой в экспериментах какого-нибудь трансметагалактического физика. Недаром В.С. Барашенков характеризует фридмоны как «самые диковинные объекты, созданные фантазией человека» (Барашенков В.С. Существуют ли границы науки. М.: Мысль, 1982, с. 77). По самому своему существу, фридмон представляет собой не только гибрид макро– и мегамира, но и гибрид строгой науки и безудержной научной фантазии.

В 1970 г. профессор К.П. Станюкович дал несколько иное изображение возможных полузамкнутых миров. Он назвал их планкеонами в честь пионера квантовой теории М. Планка. Такое название обусловлено тем, что их размер с точки зрения внешнего наблюдателя близок планковской длине – 10^-33 см. Учитывая огромные внутренние массы таких полузамкнутых миров, можно прийти к выводу, что подобные элементарные частицы заключают в себе грандиозную энергию, которая не идет ни в какое сравнение не только с термоядерной, но даже и с той, что выделяется при взрыве микро-чёрных дыр. Может быть, где-то во Вселенной и наблюдается выделение такой энергии, тем более что и в нашей Метагалактике колоссальные энерговыделения – не такая уж редкость. В 1973 г. Станюкович ещё усложнил свою теорию планкеонов. Основываясь на идее академика Амбарцумяна о сверхплотном «дозвёздном» состоянии вещества, он предложил концепцию эволюции Метагалактики, согласно которой продуктами первоначального взрыва явились именно планкеоны. Последующая эволюция Метагалактики должна была привести к иерархии планкеонов, различающихся между собой по массе на много порядков. Среди них – планкеон, равный по массе Метагалактике (10⁵⁵ г.), планкеоны, равные по массе звёздам, отождествляемым с квазарами или пульсарами (10³⁵ г.), планкеоны с некоей гипотетической промежуточной массой (10¹⁵ г.). (Станюкович К.П. Гравитационное поле и Метагалактика. – В кн.: Труды 5-го съезда ВАГО. – М.: Наука, 1973, с. 55–73).

Кстати, объекты массой около 10^-5 г. фигурируют и в теории фридмонов М.А. Маркова, в которой они представляют собой особые, максимальные по своей массе для внешнего наблюдателя частицы – максимоны. И планкеоны Станюкевича, и максимоны Маркова могут появляться как результат «испарения» чёрных дыр. Они разнообразят картину эволюции Метагалактики. Но главным значением фридмонно-планкеонных гипотез является мировоззренческое: физика микромира и Вселенной выступают в единстве, а привычное геоцентрическое разделение миров по их антропоцентрическим масштабам проявляет свою относительность и ограниченность. Возможным оказывается огромное многообразие вселенных. Если в нашей Метагалактике преобладающим на макроуровне является гравитационное взаимодействие, могут существовать метагалактики с сильным взаимодействием, антигравитирующие, тахионные, антивещественные и т. д.

Мы проникаем в своеобразный круг мироздания: уходя в микромир, мы попадаем в космические просторы, отправляясь во Вселенную, мы оказываемся в микромире. В начале 1980-х годов для микровселенных стали использовать теорию раздувающейся вселенной, оперирующей взятым из повседневной жизни термином «пузыри». Совокупность пузырей, как говорят, образует пространственно-временную «пену», а всё глобальное пространство-время Вселенной представляет собой сложное переплетение искривленных, расширяющихся, а кое-где и сжимающихся областей, соединённых между собой «кротовьими норами», «ходами» и т. д.

Обратимся теперь к этой теории, созданной усилиями российских (Л.Д. Линде, А.А. Старобинский) и американских (А. Гус и др.) астрофизиков. Привлекая в космологию известные из физики элементарных частиц закономерности, эта теория завоевала значительную и заслуженную популярность. Эта теория исходит, прежде всего, из попытки воспроизвести эволюцию Вселенной на самой ранней стадии её существования, в возрасте не более чем через 10^-35 секунды после её рождения в момент Большого Взрыва. Основная идея теории состоит в том, что в течение смехотворно малого времени после выброса из состояния первичной сингулярности – менее 10^-35 секунд – Вселенная расширилась чрезвычайно быстро, по экспоненциальному закону, т. е. буквально раздувалась. Оно и понятно: Большой Взрыв – самый бурный процесс из всех процессов в нашей Вселенной. За это время вселенная успевает раздуться до гигантского радиуса, который, как показывают расчеты, может на много порядков превышать размеры нашей Метагалактики. Потом расширение замедляется. Единственный гигантский «пузырь» оказывается неустойчивым, он лопается и распадается на множество более мелких, а эти последние по мере своего расширения порождают множество метагалактик, в том числе и нашу.

При этом происходит также перестройка вакуума, рождаются различные элементарные частицы. В связи со сценарием «раздувающейся Вселенной» получила признание гипотеза о вакуумном рождении вещества. Квантовая теория поля вполне допускает подобное рождение, а с философской точки зрения оно представляет собой не что иное, как превращение «ничто» во «всё», а затем из «всего» – в «нечто». Очевидно, что описанная вкратце картина раздувающейся Вселенной не противоречит космологии Фридмана-Леметра, лежащей в основе эталонной модели современной космологии, а лишь дополняет её для ранних стадий расширения. «Пузырящаяся» Вселенная только по видимости геоподобна. Она обогащает космологию оригинальными представлениями о комплексе метагалактик, которые вовсе не обязательно должны быть похожи на нашу Метагалактику.

В конце XX века на страницы физических журналов буквально хлынул поток работ, в которых размерность пространства-времени Вселенной представлялась значительно большей, чем 3+1. Некоторые физики рассматривают сегодня 256-мерные миры. В основе большинства этих построений лежит гипотеза Калуцы и Клейна, сформулированная в 20-х годах XX столетия, но практически забытая вскоре. Согласно этой гипотезе, дополнительные размерности проявляют себя лишь на чрезвычайно малых расстояниях, не более 10^-33 см. В макромире они практически не проявляются, но зато играют заметную роль на самых ранних стадиях эволюции Вселенной, еще до начала её раздувания.

Теория отонных миров позволяет внести в эти представления большее негеоцентрическое многообразие, чем теория раздувающейся Вселенной. Коллапс и антиколлапс материи в отонах открывают возможность перемещения материи с одного «листа» пространственно-временного многообразия на другой. И хотя терминология, использующая понятия «листов» пространства-времени, исходит из известного упрощения, привлекая для наглядности аналогию с двухмерной искривленной плоскостью обыкновенного листа бумаги, представление о многолистных многообразиях, т. е. геометрически иных мирах имеет огромное значение для изучения негеоцентрической Вселенной.

Получается «многолистное» пространство-время, каждому листу которого соответствует своя метагалактика, отделённая от другой горизонтами событий. Обосновывается и конкретизируется концепция множественности миров, преодолеваются представления о «тепловой смерти» Вселенной, эволюционных тупиках и т. д. Концепция отонных миров приводит к трансформации картины горячей раздувающейся Вселенной в картину Вселенной нетривиальной топологии. Отонная концепция идет в авангарде изучения негеоцентрической Вселеной. Она переворачивает наши взгляды на Вселенную подобно теории Коперника. И в то же время у учёных зреет убеждение в том, что даже самые передовые теории множественных миров охватывают всё же не всю Вселенную в целом, а только её ничтожную часть – Трансметагалактику.