Альтернативный взгляд на мироустройство
Шрифт:
А в июне 1964 года был подтверждён противоречащий ТЭ классический закон сложения скоростей при радиолокации Венеры. В опытах участвовали две американские обсерватории (Массачусетская станция и станция в Пуэрто-Рико) и Крымская обсерватория АН СССР. Условия эксперимента различались только тем, что благодаря вращению Земли в направлении с запада на восток приёмник отражённого сигнала в Крыму двигался навстречу Венере, а в Пуэрто-Рико – от неё. Согласно ТЭ, это не должно было сказаться на результатах измерения. Но задержка отражённого сигнала в СССР каждый раз оказывалась меньше, чем в Америке. Это можно было объяснить только сложением скоростей по законам классической механики. Брайан Уоллес показал, что результаты радиолокационных наблюдений Венеры, обработанные по законам Ньютона, и вычислений, сделанных по его же теоретическим формулам, идеально совпадают. В то время как подобные операции, выполненные по формулам ТЭ, дают расхождения, превышающие
А недавно обнаружились и другие несоответствия ТЭ наблюдаемым явлениям, которые невозможно было оставить без внимания. Согласно расчетам, скорость обращения звёзд вокруг центров галактик должна уменьшаться по мере увеличения расстояния от него. Но наблюдения показали, что звёзды, расположенные близко к центру, подчиняются этой закономерности, а более удалённые – нет (рис. 1). Расхождение расчётов с наблюдениями происходит не на какие-то проценты, а в разы. При таких скоростях вращения периферийных тел центробежные силы должны были бы разрывать галактики, но этого не происходит. Теоретики придумали простое объяснение этому несоответствию. Они предположили, что пустое пространство между звёздами заполняет некая невидимая «тёмная материя», которая, кроме создания дополнительной гравитации, ничем другим себя не обнаруживает. Для того чтобы в расчётах сошлись концы с концами, масса этой «тёмной материи» во Вселенной должна превышать массу всего прочего вещества в 5 раз.
Рис. 1. Орбитальные скорости движения звёзд в зависимости от расстояния до центра галактики
До обнаружения «темной материи» велись споры о том, начнёт ли Вселенная со временем сжиматься и в итоге снова стянется в точку или продолжит расширяться с замедлением. При этом ранее приходили к выводу, что для сжатия во Вселенной недостаёт гравитационной массы (точнее, её плотности). Теперь же её сжатие оказалось на грани возможного. В 1997 году была осуществлена проверка того, насколько замедлился разлёт наиболее удалённых звёзд и не стали ли они возвращаться назад. Результат оказался неожиданным и поверг астрофизиков и физиков-теоретиков в шок. Оказалось, что удалённые звёзды не только не возвращаются, напротив, их разлёт ускоряется! В рамках ТЭ объяснить это невозможно.
Физики-теоретики нашли выход из нового неприятного положения, подобный предыдущему, придумали «тёмную энергию», которая заполняет всё пространство и расталкивает присутствующее в нём вещество. При этом оказалось, что необходимое количество «темной энергии» в пересчёте на массу должно быть ещё больше, чем «тёмной материи». В связи с этим на долю известной нам материи осталось всего лишь 5% от общей массы Вселенной. На этом теоретики успокоились, но напрасно. Для того чтобы расчёты сходились с наблюдениями, пришлось предположить, что плотность «темной энергии» остаётся постоянной в пространстве, которое расширяется. Но последнее означает, что количество «темной энергии» во Вселенной постоянно увеличивается. А это нарушает закон сохранения энергии – фундаментальный закон физики, – что недопустимо. Двумя последними открытиями астрофизиков авторитет ТЭ был подорван непоправимо. Сегодня многие физики ставят вопрос о необходимости создания взамен ТЭ принципиально новой теории, которая позволила бы объяснить все наблюдаемые факты. Этому решили посвятить свою работу 200 участников конференции в Лозанне, посвящённой проблемам «темной материи» и «тёмной энергии».
Ученые говорят, что отрицательный результат не менее полезен, чем положительный, он обещает новые открытия. Кроме того, история науки показывает, что её достижениям служат и неверные представления. Так было с идеей, что носителем тепла является жидкость теплород, которая перетекает между соприкасающимися телами по правилам сообщающихся сосудов. Ею успешно пользовались для решения задач теплофизики. Полторы тысячи лет люди пребывали в заблуждении, полагая, что вся Вселенная вращается вокруг Земли. В эту схему не укладывалось движение планет, но Птолемей нашел математический выход из неприятного положения, приписав им движение вокруг Земли по замысловатым траекториям, эволютам и эвольвентам. Это позволяло предсказывать положение планет на небосводе, лунные и солнечные затмения с хорошей точностью. Ещё основательнее послужила науке теория относительности Эйнштейна. Однако критерием истинности теории является не наличие многих фактов, её подтверждающих, а отсутствие хотя бы одного факта, её опровергающего [3] .
3
Апологеты устаревших теорий пытаются отрицать или не замечать опровергающие их факты. С большим трудом пробивала себе дорогу истинная гелиоцентрическая система. В этом обвинили церковь, но то же самое происходит в науке. Учёные с трудом пересматривают однажды принятые концепции, особенно если посвятили их развитию или защите свои многочисленные труды. На этой почве некоторые апологеты существующих теорий становятся непримиримыми борцами с инакомыслящими. Иногда настолько, что преступают этические нормы: замалчивают факты, противоречащие защищаемым теориям, а то и прибегают к фальсификациям. Наиболее ярко это демонстрируют приверженцы дарвиновской концепции в антропологии (см. книгу Майкла Кремо «Запрещённая антропология» и др.). Кто-то из учёных заметил, что новые идеи в науке имеют мало шансов на признание, пока не вымерли апологеты старых.
Почти одновременно с ТЭ возникла и параллельно с ней разрабатывалась ещё одна фундаментальная физическая теория – квантовая механика, описывающая закономерности микромира. Для целостного представления о закономерностях материальной Вселенной две указанные теории следовало свести воедино. Этому посвятил свою дальнейшую работу Эйнштейн, а вслед за ним и многие другие физики-теоретики. Однако их первоначальная уверенность в успешном решении указанной задачи не оправдалась. Попытки объединения ТЭ с квантовой механикой в единую всеобъемлющую теорию, которые делаются уже без малого сто лет, пока не привели к успеху, и перспективы его достижения не просматриваются. Вот что об этом пишет известный физик Брайан Грин в книге «Элегантная Вселенная (суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории)»:
«За последние полвека физики столкнулись с теоретическим противоречием, не уступающим противоречию между специальной теорией относительности и ньютоновской гравитацией. Выяснилось, что общая теория относительности, по-видимому, на фундаментальном уровне несовместима с другой чрезвычайно тщательно проверенной теорией – квантовой механикой… При объединении уравнений этих теорий правильно поставленные физические задачи дают бессмысленные ответы. Бессмыслица часто принимает форму прогноза, что квантово-механическая вероятность некоторых процессов равна не 20, 73 или 91%, а бесконечности. Но что же может означать вероятность, превышающая 100%, не говоря уже о бесконечности? Мы вынуждены заключить, что здесь есть какой-то серьезный порок».
И порок этот не в квантовой механике, многочисленные выводы которой, даже самые неожиданные, находят экспериментальные подтверждения, а в ТЭ. Некоторые её несоответствия действительности были отмечены выше, а о других будет сказано ниже.
После рождения квантовой механики физики вынуждены были признать, что пространство не пусто, а заполнено «физическим вакуумом». По сути, в облике «физического вакуума» физикам пришлось вернуться от пустоты к эфиру. Но эфиру, отличающемуся своими свойствами от эфира классической физики. «Физический вакуум» квантовой механики, как и классический эфир, заполняет всё пространство, невидим и неощутим, но, в отличие от классического эфира, обладает некой потенциальной энергией. Из неё формируются элементарные частицы, из которых строятся атомы и весь материальный мир. Рождаются эти частицы спонтанно (непредсказуемо) в произвольных точках пространства в виде пар антиподов. При встрече эти антиподы могут аннигилировать и бесследно исчезнуть, вновь обратившись в «физический вакуум». А из уцелевших частиц создаётся материальный мир.
Ошибка классической физики состояла в представлении о материальных телах как погружённых в эфир, но не состоящих из него и не взаимодействующих с ним. При этом одни физики полагали, что тела свободно перемещаются в неподвижном эфире, другие – что тела при перемещении увлекают эфир за собой. Но ни то, ни другое предположение не подтвердилось на опыте, что и привело к отказу от эфира в пользу пустоты и признанию ТЭ. Но «физический вакуум», заполняющий всё пространство, не пустота, и, по-видимому, именно это делает квантовую механику не совместимой с ТЭ.
Почему же при столь серьёзных несоответствиях действительности ТЭ по сей день продолжает служить основой важнейших разделов современной теоретической физики? Причина этого, вероятно, в том, что ТЭ сегодня – единственная физическая теория, из которой следует нестационарность материальной селенной, что подтверждается наблюдательной астрофизикой. Ею установлено, что Вселенной в её нынешнем виде – заполненной галактиками, бесчисленными звездами и планетарными системами – когда-то не существовало. ТЭ предсказала Большой взрыв и последующее расширение Вселенной. Но для объяснений всех прочих событий, происходивших и происходящих в ней до нашего времени (как то: образование атомов водорода и наполнение ими пространства; появление всех остальных элементов таблицы Менделеева в результате ядерных реакций в недрах сверхновых звёзд; их взрывов и выброса образовавшихся веществ в пространство), ТЭ было недостаточно. Описание этих процессов взяла на себя квантовая механика.