Читать книгу Философия и теория «Единого поля Вселенной» - Михаил Стефанович Галисламов - Страница 20

Математическая модель Вселенной (с точки зрения теории Эйнштейна) заключается в совершенном игнорировании электромагнитных явлений и в сведении всей материи, заполняющей мир, к тяготеющим массам. В космологических гипотезах, сформировавшихся к началу XX века, относительные скорости тяготеющих масс принимались равными нулю и считались неподвижными. В работах, посвященных общим космологическим вопросам, А. Эйнштейн и голландский профессор Виллем де Ситтер пришли к двум стационарным моделям Вселенной [143]. Эйнштейн получил цилиндрический мир, в котором пространство (трех измерений) обладает постоянной кривизной, не меняющейся с течением времени. Радиус кривизны Мира он увязывает с общей массой материи, расположенной в пространстве. Де Ситтер рассматривал постоянный мир шаровой формы в четырехмерном пространстве (добавлено время). При этом оба ученых предполагают определенный характер тензора материи, отвечающей гипотезе не связанности материи, ее относительному покою и малости скоростей материи по сравнению с фундаментальной скоростью, т. е. со скоростью света. Эйнштейн, по имеющимся астрономическим данным, определил радиус кривизны Вселенной в 10¹² ÷ 10¹³ а. е., а среднюю плотность (ρ) повсюду постоянной (10^—26 г/см³).

В Физическом институте Петроградского университета проводились семинары, где участниками были профессора и студенты старшего курса. Основными докладчиками по теории относительности были профессора В. К. Фредерикс и А. А. Фридман. Академик В. А. Фок рассказывает об отличительной стороне их способностей: «Фредерикс глубоко понимал физическую сторону теории, но не любил математических выкладок, Фридман же делал упор не на физику, а на математику. Он стремился к математической строгости и придавал большое значение полной и точной формулировке исходных предпосылок» [144].

Фридман считал: изучение Вселенной находится в начальной стадии развития; ко всем выводам, вытекающим из изучения Вселенной, следует относиться с осторожностью поскольку «недоверие подкрепляется крайней шаткостью и ненадежностью астрономических сведений о Вселенной» [145]. Пространство физическое он не мыслил без материи. Для него пустое физическое пространство есть просто «nonsens», в таком пространстве нельзя будет изобразить и интерпретировать ни одну из вещей «геометрического пространства». Так же, как и Эйнштейн, Фридман объединил геометрическое трехмерное пространство и физическое время, что в совокупности и составляло физический мир. В работах [145, 146] Фридман исследовал математические модели Вселенной, изменением ее параметров.

Из возможных случаев Фридману вероятным представляется переменный тип Вселенной [145]. В 1922 г. ученый изложил космологическую идею о периодически пульсирующем мире. К атрибутам нестационарного мира ученый подошел через изменение в космологических уравнениях радиуса кривизны поверхности универсума от времени. Он предполагал, что «космологическая» постоянная (λ) может принимать любое значение [146]. Модель основана на двух упрощающих предположениях. Первое – относительные скорости масс считаются равными нулю, т. к. тяготеющие массы неподвижны. Второе – геометрия мира обладает свойством в любой точке давать гиперповерхность одинаковой кривизны, которая меняется лишь с течением времени. По мнению автора, в остальных своих свойствах новый тип Вселенной напоминает цилиндрический мир Эйнштейна. В работе [146] доказывается, что цилиндрический мир (Эйнштейна) и сферический мир (де Ситтера) – частные случаи модели общего мира. Кривизна, постоянная относительно трех координат, принимает свои значения в зависимости от четвертой координаты – времени. Фридман использует уравнения, содержащие член с «космологической» постоянной λ_gik (g_ik – гравитационные потенциалы), который может принимать любое значение. Космологическая постоянная (λ) была введена Эйнштейном в уравнения тяготения для того, чтобы получить «стационарное» решение (R = const) при отличной от нуля плотности вещества. Перед Фридманом стояла задача получения особого мира, у которого кривизна пространства, постоянная относительно трех пространственных координат. Кривизна меняется с течением времени, т. к. зависит от четвертой координаты (х₄), принятой за время [146]. Целью было получить цилиндрический и сферический мир, как частные типы, вытекающие из некоторых общих положений.

Время у Фридмана ничем не отличается от пространственных координат, поэтому он принимает постулат о четырехмерном физическом мире: «Физическое пространство и физическое время объединились в физический мир, интерпретирующий геометрическое пространство четырех измерений» [145]. Для пространства постоянной кривизны выделены три (х₁, х₂, х₃) из четырех мировых координат, зависящих от четвертой (x₄) временной координаты. При соответствующем выборе временной координаты гравитационные потенциалы по трем осям с течением времени могут обращаться в нуль [146]. Не вдаваясь в подробности, Фридман предложил изменение трех пространственных координаты в следующих интервалах: х₁ – в интервале (0, π); х₂ – в интервале (0, π); а х₃ – в интервале (0, 2π).

Согласно космологическим теориям, суммарное действие сил гравитации масс во Вселенной вызывает определенную кривизну пространства. Фридман утверждает, что метрика сферы и постоянная кривизна пространства не в состоянии ответить на вопрос о конечности Вселенной, так как для этого нужны дополнительные исследования [145]. Ученый рассматривает трехмерное пространство в виде поверхности раздуваемого шара с плоскими фигурами галактик на его поверхности. Переменный тип Вселенной, по его мнению, представляет тот случай, когда радиус кривизны мира постоянно растет с течением времени до некоторого значения. Он рассматривает, как вариант, гипотезу эклектического характера: физический мир постепенно сжимается; Вселенная превращается в точку, когда время поворачивает к нулю. Затем из точки она вновь расширяется. В дальнейшем процессы расширения и сжатия периодически повторяются. Время существования периодического мира стало ограниченным и конечным. В работах Фридмана утверждается переменный тип Вселенной. В основании гипотезы лежит идея сжатия материи до размеров точки. В последующем предполагается неограниченное расширение из точки до предельных границ мироздания. Называя четырехмерное пространство просто геометрическим миром, Фридман подчеркивает: «Интерпретация эта совершенно условна и зависит от нашего произвола» [145]. Для полноты изложения автору следовало бы уточнить: если в одной точке собирается материя Вселенной, что происходит с материей остального пространства? Или оно остается пустым, когда время приходит к нулю? Не рассмотрен важный философский вопрос: что в дальнейшем препятствует материи находиться в сжатом состоянии; чем вызван новый цикл расширения?

Позиция Фридмана близка к позиции высказанной М. Борном, который утверждал, что математическое понятие точки континуума не имеет непосредственного физического смысла [147]. Поведение нестационарного мира Фридман получил из анализа математических уравнений, в которых плотность материи рассчитывалась по массе заключенной в объеме Вселенной. Если «материальная точка», которая всеми принималось за основное понятие, потеряла свойство постоянства и неизменности, что для Фридмана является веществом? Какими он представляет свойства первоэлементов, из которых построен физический мир? По факту автор убеждает нас в том, что бесконечное количество несжимаемых и непроницаемых частиц материи Вселенной, при приближении времени к нулю, сконцентрировалось в одной точке. Фридман пытается представить нам не объемное тело, а нечто другое и далекое от понятия «материя», т. к. оно исчезло из пространства.

В работе [146] советский теоретик пришел к выводу, что при нулевой или отрицательной плотности вещества возможен стационарный мир с постоянной отрицательной кривизной пространства. Постоянная отрицательная кривизна мира была получена путем математического решения космологических уравнений Эйнштейна. После размышлений, Фридман пришел к выводу: пространства с положительной постоянной кривизной являются конечными. По мнению ученого, этого критерия еще недостаточно, чтобы сделать вывод о конечности пространств с отрицательной постоянной кривизной. Фридман утверждает, что одних космологических уравнений Эйнштейна, без дополнительных предположений, будет недостаточно, чтобы сделать вывод о конечности нашего мира. Это подвигло Фридмана к новым исследованиям и выводам, которые не допускают положительной плотности и соответствуют мирам нулевой, или отрицательной, плотности вещества. В письме к Эйнштейну от 6 декабря 1922 г. Фридман выразил свое отношение к кривизне пространства: «Результат расчетов показал, что в этом случае может существовать как мир с постоянной (но уже отрицательной), так и мир с изменяющейся (во времени) кривизной» [147].

Нулевую плотность с трудом, как-то можно представить. Как прикажете воспринимать мнимую (отрицательную) плотность, которая не имеет отношения к нашему миру. При вычислении кривизны линии многие авторы берут только арифметическое значение (т. е. положительное), так как кривизна по определению не может быть отрицательной. Поверхности постоянной отрицательной кривизны итальянский геометр Е. Бельтрами назвал псевдо-сферические. Предыдущие миры, которые исследовал Фридман, подчинялись законам тяготения Ньютона. Каким законам должна следовать природа Вселенной, чтобы возникла отрицательная кривизна поверхности?

Одним из труднейших вопросов теории относительности, Фридман считал вопрос времени. Используя не очевидную зависимость материи от времени, автор построил теорию о разнообразных типах Вселенных. Упрощенно схема выглядит так: было время, когда Вселенная не существовала, затем возникла, перестала ею быть и вновь возникла. Понимая слабость своих постулатов, Фридман заранее предупреждает читателя, что не относит себя к философам и к изложению принципа относительности приступает с чисто математической точки зрения [145]. В математическом обосновании теории нуль на оси времени означал, что в данный момент Вселенная имеет размер материальной точки. Философский постулат Фридмана гласит: «Мир состоит из материи, потому что материя в пространстве и без времени физически немыслима». Время, у Фридмана, ортогонально пространству. При соответствующем выборе временной координаты гравитационные потенциалы обращаются в нуль. Построенная на этих двух принципах, гипотеза переменной вселенной противоречит философскому определению пространства, времени и материи. Фридман сомневался в гравитационных потенциалах (g_ik) равных нулю, но ввел их в обращение. Он объясняет мотив: «… предположение не имеет, как мне кажется, в основе своей каких-либо физических или философских соображений и вводится исключительно в целях упрощения вычислений» [143].

Как образ нового типа Вселенной Фридман рассматривает конечный мир, периодически возникающий и исчезающий. Ученый предполагает, что в момент времени t = 0, внутри точки радиусом R = 0 будет сосредоточено вещество Вселенной плотностью ρ → ∞. Изложенный Фридманом мир представляет собрание конечных вещей. Всякому конечному предшествует следующее конечное. Конечное существует во времени, т. е. было время, когда миры еще не существовали, и будет время, когда они прекратят существование и материальное пространство превратиться в точку. Математическая модель мира Фридмана не выходит в беспредельность. Она отражает мысль: мир имеет начало во времени и окончание во времени; есть не это время, а также это время и другое время. У него время снова и снова другое. Оперировать бесконечными интервалами времени (– ∞, + ∞; – ∞, 0; 0, + ∞) [146] у автора гипотезы нет прав. То, что у каждой Вселенной есть ограниченный интервал времени, с каким-то своим началом и окончанием, вообще-то, должно быть доказано. Когда пространство и материю Вселенной признают беспредельными, предполагают соответствие отношений. И время должно быть с ними одного порядка – бесконечным.

Проблема возникновения и уничтожения материи была исключительно важной для древнегреческих философов. Эпикур считал, что начала материи могут быть неделимые и телесной природы [133, с. 380]. Как «неделимые» они настолько крепкие, что выстоят в разложении благодаря природной своей плотности. И потому им разлагаться не с чего и невозможно. В письме к Геродоту философ обосновывает нерушимость универсума: « … прежде всего: ничто не возникает из несуществующего: (если бы это было так, то) все происходило бы из всего, нисколько не нуждаясь в семенах. И если бы исчезающее переходило в несуществующее, то все вещи были бы уже погибшими, так как не было бы того, во что они разрешались бы. Далее, вселенная всегда была такой, какова она теперь, и всегда будет такой, потому что нет ничего, во что она изменяется: ведь помимо вселенной нет ничего, что могло бы войти в нее и произвести изменение» [148].

Время и пространство не внешние и не случайны, отношения друг с другом взаимные и однородные, а вместе они составляют одно определение (пространство-время). Философский смысл отношений между двумя независимыми категориями (материя и время) заключается в координации, но не в подчинении. Любая соотносящаяся сторона и определяет другую и определяется ею. Координированные вещи относятся друг к другу как дополнения до целого, подчиненные – как действие и причина, или как причина и следствие. Соединение и разъединение в пространстве мира частей бесконечного требует бесконечного времени, а у Фридмана время ограничено. Вольно трактуя время, Фридман произвольно направляет его к нулю, после чего протекшее время стало невозможным воспринимать бесконечным. Бесконечное время появится только тогда, когда отбрасывается представление об абсолютном начале времени и его окончании. Поставив материю в подчиненное положение от времени, называя это условием «нестационарности» физического мира, ученый допустил грубую философскую ошибку. Во взаимные отношения между независимыми категориями чистого пространства и чистого времени Фридман внес причинность. Профессор сочинил теоретические миры, имеющие повторяющиеся начало и окончание. В гипотезе допущен и математический казус: у бесконечного неизвестно начало и нет конца.

Гегель сказал, что нельзя дать прямого ответа на вопрос, имеет ли мир начало во времени или он не имеет такого начала. Дать такой категорический ответ означает, что истинно либо одно, либо другое. Правильным он называет то, что сам вопрос «либо-либо», никуда не годится [149, с. 29]. В вопросе о вечности мира Гегель усматривал двоякий смысл: во-первых, это представление о времени, которое означает бесконечно долгое время; во-вторых, вечность мира означает, что природа представляется чем-то не сотворенным, вечным, самостоятельным, что она есть идея в ее инобытии. Вечность в отношении времени существует не до или после времени, ни до сотворения мира, ни после его гибели, а вечность есть абсолютное настоящее, есть «теперь» без «до» и «после». Мир, по мнению Гегеля, сотворен, творится теперь и будет вечно твориться; вечность выступает перед ним в форме сохранения мира. Невозможность начала мира Гегель доказывает следующим образом: «Если бы мир или нечто имели начало, то он имел бы начало в ничто, но в ничто нет начала или, иначе говоря, ничто не есть начало, ведь начало заключает в себе некое бытие, а ничто не содержит никакого бытия. Ничто – это только ничто» [150, с.142]. Возникающее должно иметь причину для своего возникновения, в гипотезе Фридмана она не называется. Возникновение без причины совершенно невозможно, сказано философом Платоном в «Тимее».

Время и вечность у Платона – несоизмеримые категории. Время причастно к тому, что «было» и «будет», имеет начало и конец по отношению к возникновению и становлению. И то и другое – суть движения, «все это виды времени, подражающего вечности и бегущего по кругу согласно [законам] числа, в то время как вечность только есть» [135, 38a]. До возникновения Вселенной, говорит Платон, материя пребывала в нестройном и беспорядочном движении. Существовать она будет «в продолжение целокупного времени». Все то, что составлено из частей, может быть разрушено [135, 41b]. Мы понимаем философа так, что в предании предполагают наличие материи в пространстве, до возникновения Вселенной. Если материю признать преходящей, то в мире не останется ничего устойчивого и постоянного, что могло бы послужить возникновению феноменов в будущей Вселенной. Вариант инволюции, изложенный в «Тимее», не предусматривает сжатие материи универсума в точку. Когда цикл существования мироздания будет завершаться, материальные структуры начнут разрушаться. Излагать гипотезу, будто время существовало, перестало быть, а вся материя исчезла, собравшись в точке – надуманная модель изменений, которая не вытекает из каких-либо причин и логических построений. В рассуждениях А. Фридмана о переменном типе Вселенной не присутствует Разум, главный организатор всех движений в космосе. Прежде чем публиковать гипотезу, ученому следовало бы ответить на следующие вопросы:

• какими физическими свойствами должна обладать материя, чтобы все вещество Вселенной могло сжаться до размера точки;

• определить силы, которые удерживают материю в объеме математической точки;

• в чем причина нового акта расширения материи;

• каким образом поступательное движение материи преобразовалось в орбитальное движение.

Современным теоретикам следует объяснить, почему радиальная скорость галактик не снижается, а растет, мо мере удаления от точки наблюдения. Самый трудный вопрос для любой гипотезы – это появление разума в пассивной материи.

Закон сохранения материи был экспериментально открыт М. Ломоносовым в 1756 г. и несколько позже А. Лавуазье. В начале XX века Г. Ландольт проверил его с большой точностью. Он поместил вещество в запаянных сосудах, и точно взвесил его до и после реакции, и показал, что вес остался неизменным с точностью не меньше чем до десятого знака. Источником, поставляющим сырье для строительства мироздания, служит материя, заключенная в объеме вселенной (в РВ ее часто называют дойной коровой). В недрах космоса крупные объемы вещества постепенно разрушаются. Измельченные до предела, они поступают в мироздание. Большинство советских (российских) ученых считает, что современная космология началась с работ А. А. Фридмана. Зельдович Я. Б. отметил [151], что из теории Фридмана неизбежен вывод о том, что был момент, когда плотность была бесконечной, данный момент удобно выбрать за начало отсчета времени. «Фундаментальный» вывод не зависел от того, по какому закону нарастало давление большой плотности. Высокую оценку работам ученого дал П. Л. Капица. Он пишет, что Фридман «на кончике пера» открыл поразительное явление космического масштаба и «сделал одно из самых значительных теоретических открытий в астрономии – он предсказал расширение Вселенной» [152]. Академик сравнивает гипотезу Фридмана с теоретическим предсказанием Дирака, который не верил в реальное существование позитрона, но «оказался пророком». Аристотель утверждал, что математические предметы не обладают отдельным существованием. Если бы они ими обладали, то «их свойства не были бы присущи телам» [153, 1090а]. Ученые должны не только удивлять коллег экстравагантными теориями, но и уметь наполнять математические абстракции разумным содержанием. Обе личности, если и схожи, то в той части, что показывают одинаковую философскую «близорукость». Фридман рассматривал поверхность сферы (где располагались галактики), которая расширялась до определенного значения, а затем беспричинно сжималась до размера точки. Причину недостатков гипотезы развития пульсирующей Вселенной, созданной А. Фридманом, связываем с низким качеством философской мысли, вложенной в идею.

Процесс уменьшения объема организованной материи в мироздании, ученый объясняет разворотом «стрелы времени» вспять. Фридман ошибается в предложенной концепции времени. Время в философии – необратимое течение, внутри которого происходят все существующие в бытии процессы, являющиеся фактами. Они протекают в одном направлении. То, что свершилось – расположено в прошлом; то, что происходит каждый миг – настоящее; не произошедшие события находится в будущем. Материя и время в мироздании существуют как равные категории. В реальности есть одно чистое пространство, заполненное материей, есть одно чистое время, и ни каким образом какое-либо из этих «одно» в самом себе не приобретает характер второго. О длительности пребывания материи в нулевой точке Фридман не высказывает предположений. Без внимания остались следующие труднейшие вопросы космологии: что произойдет с материей, окружающей Вселенную, после ее «схлопывания»; каким путем последующие расширение Вселенной приведет к аналогу современного мира; как создаются электрические и электромагнитные феномены. В гипотезе не хватает детальной проработки процессов, происходящих с материей. Неизвестно поведение сжатой массы в начале отсчета нового времени, т. е. в момент выхода Вселенной из нулевой временной точки. Как автор теории предполагает раздвигать материю вокруг свернутой в точку Вселенной, остается за скобками теории. Вероятно, Фридман предполагает, что за границами мироздания царит пустота. Он, не думает, что при возвращении времени в точку нуля, место исчезнувший Вселенной будет заполнено оставшейся в пространстве материей. Изложенный теоретиком мир заставляет читателя руководствоваться собственным воображением, додумывать образы и формы материи, меняющиеся с течением времени. Фридман вообще не касается последовательности рождения мира из точки космологической сингулярности, и механизма, создающего прочные формы.

Даже положительное решение перечисленных выше вопросов будет недостаточно, чтобы признать гипотезу Фридмана научной. Ученый не высказал ни одной мысли о существовании направляющей силы Вселенной. Он не предусматривает в ней место для Ума, присутствующего в мироздании. Само по себе ни движение, ни вещество не способно создать сложные структуры в космосе. Допустим, что повторно появились живые существа, планеты, звезды и галактики. Из-за отсутствия в пространстве Разума, необязательной будет причинность и строгая историческая последовательность событий. Материя Вселенной, в таком случае, ничем не будет отличаться от материи охваченной хаосом за ее пределами.

Ученый-новатор, выдвигает научную теорию, ориентируясь на известную ему систему знаний. Важная часть истины остается за тем пределом, который еще не достигла наука. Автор гипотезы не знает, почему и как Вселенная должна сжаться в точку, но явление положено в основу модели. Работы Фридмана испытывают большой дефицит в философском содержании идей. Они сильно уступают взглядам древних мыслителей. По объективным причинам, целостное восприятие мира не достижимо для персон, мало сведущих в философии. Если придерживаться исторической правды, то Гераклит и Эмпедокл значительно раньше заявляли, что мир периодически возникает и гибнет, но они категорически отрицали исчезновение материи из пространства. Вероятность построения удовлетворительной космологической гипотезы безмерно мала, без адекватного представления законов, управляющими природой. На этом месте можно было бы поставить точку, но некоторые «умные» головы выдают взгляды Фридмана за предтечу гипотезы о «Большом взрыве». В идее Фридмана отсутствует рациональное зерно, его космологические построения не достаточно аргументированы. Полагать, что в пространстве, наполненном материей, возникнет Вселенная, которая из точки расширяется миллиарды лет – это антинаучная утопия.

В устойчивых, повторяющихся отношениях между явлениями ученые ищут зависимости, изобретают теории и находят метод дающий решение задач, попадающих в сферу действия закона. Гипотеза считается научной, если она основана на предположениях, соответствующих физической реальности. Исследование варианта сжатия (уменьшения) радиуса физического мира в точку и развертывание мироздания из «ничего», не имеет научной, философской и теоретической перспективы. Фридман сформулировал теорию о возникающем и исчезающем мире, не решив фундаментального теоретического вопроса: почему в современной эпохе не наблюдается замедление расширения мироздания; как в инертную материю вдохнуть разумную жизнь.

Нельзя сказать, что в исследовании Фридмана все ложно. Во Вселенной постоянно протекают количественные и качественные изменения. Процессы в материи протекают от простых построений к более сложным построениям. Затем развитие достигает апогея и постепенно происходит общая деградация созданных структур. В мире, как в любом циклическом процессе, имеет место возникновение и разрушение форм, периоды роста и упадка. Накопленный исторический опыт показывает, что эволюционный цикл развития в природе, когда-то завершается. Поскольку размер Вселенной ограничен (конечный), то обязательно наступит тот момент, когда материальный ресурс, поступающий на строительство, исчерпается и закончится. Материальная система будет разлагаться на составные элементы. Но это всего лишь домысливание, т. к. полная истина не достижима в короткой жизни познающего.

В представленных историей системах мира мы видим общий недостаток – они не отвечают принципу наименьшего действия. Теоретики принимают массу Вселенной фиксированной величиной. Системы мира и закономерности, направленные на их доказательство, отталкиваются от движения крупных материальных объектов. Ученые (из-за неудобства вопроса) не открывают обществу опорных точек космических тел и забывают объяснить, что движет и перемещает огромные массы материи в объеме Вселенной. Авторов гипотез и теорий не смущает: ускоренное расширение мироздания на протяжении миллиардов лет в среде, обладающей трением, т. к. никто не отрицает ограниченной скорости космических частиц; неравномерная орбитальная скорость космических тел в наполненном материей пространстве (не пустота же создала звезды и планеты). Если следовать принципу относительности, то легче вращаться световому излучению в электромагнитном поле, нежели материальному телу в наполненном пространстве.