Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе
Шрифт:
Наан надеялся построить модель «квазизамкнутой метагалактики», как это делал Свидерский, но используя, по его мнению, более созвучные научным данным средства. Эта модель основывалась на исследованиях Эйнштейна и Э. Г. Страуса гравитационных полей точечных масс, работе И. Д. Новикова по метагалактике как «антиколлапсирующей системе» и иерархической модели Ламберта — Шарлье. В 1945 г. Эйнштейн и Страус изложили в общих чертах «вакуольную» модель, в которой точечные частицы в космологическом субстрате окружены расширяющимися сферами вакуума [1030] . Они продемонстрировали, что создаваемое такой точечной частицей поле не зависит от поля, создаваемого окружающим субстратом. И: Д. Новиков опубликовал в 1962 г. статью, в которой он показывал, что метагалактика может рассматриваться как вакуоль в суперметагалактическом субстрате. Такая метагалактика была бы «антиколлапсирующей системой» [1031] .
1030
Эйнштейн А., Страус Э.Влияние расширения пространства на гравитационные поля, окружающие отдельные звезды // Эйнштейн А. Собр. науч. трудов. М., 1966. Т. 2. С. 623–631.
1031
Новиков
Далее Наан объединял эту возможность с моделью Ламберта — Шарлье, с тем изменением, что она была построена на иерархии релятивистских «замкнутых» моделей, а не на трехмерных евклидовых ступенях изначальной модели Ламберта — Шарлье. Наан постулировал существование целой серии расширяющихся «пузырей» широко варьирующихся масштабов. На этом пути он сочетал «удивительную однородность» с «крайней неоднородностью» в «диалектическом единстве» [1032] . Полученная модель нашей метагалактики будет представлять собой вакуоль в окружающем субстрате, который имеет свой пространственно-временной «каркас», где пространственное сечение может быть как конечным, так и бесконечным. Границами вакуоли будет сфера Шварцшильда [1033] , которая не будет «непреодолимым барьером», а будет, наоборот, однонаправленным барьером, позволяющим сигналам войти внутрь, если система коллапсирует, и выйти наружу, если она расширяется.
1032
Он называл это сочетание «диалектическим» в другом месте: см.: Наан Г.И.Гравитация и бесконечность. С. 275.
1033
Оболочка Шварцшильда является этапом в истории жизни звезды. См.: Bok B.I.The Astronomer’s Universe. Cambridge, 1958. P. 86–87; Struve O.Stellar Evolution. Princeton, 1950. Р. 149.
Таким образом, Наан сконструировал модель, которая, как и модель Кобушкина, называлась «квазизамкнутой», но основывалась на других принципах. В применении к метагалактике она может быть релятивистской моделью, конечной с римановских позиций, но тем не менее бесконечной в смысле ее локализации в рамках большей системы, существующей, в свою очередь, в рамках еще большей системы. Она была «бесконечной», по словам Наана, в смысле пространства-времени (но не в смысле пространства и времени, взятых по отдельности). Она была частью единой природы, в которой в принципе могла передавать или принимать сигналы вовне или извне (но не одновременно). Можно добавить, что она также была чрезвычайно сложной. Однако она осуществляла цель Наана, состоявшую в сохранении диалектико-материалистической интерпретации космологии перед лицом непокорных естественнонаучных фактов.
А.Л. Зельманов
Одним из наиболее интересных современных советских авторов, пишущих о космологии, был Абрам Леонидович Зельманов (1913–1987), астроном-теоретик из Астрономического института им. П. К. Штернберга при МГУ. Ученик В. Г. Фесенкова, обсуждавшегося ранее, Зельманов с молодости интересовался применением общей теории относительности к астрономии. В отношении построения моделей его подход был чрезвычайно эклектичным и включал в себя возможность существования многих космологических моделей для разных областей Вселенной [1034] . Он стойко противостоял любым попыткам априорного отрицания как «замкнутых», так и «открытых» моделей. Он полагал, что зарубежные астрономы-теоретики слишком привержены заключению об однородности и замкнутости Вселенной.
1034
См.: Зельманов А.Л.Нерелятивистский гравитационный парадокс и общая теория относительности // Научные доклады высшей школы: физико-математические науки. 1958. № 2. С. 124–127; Он же. К постановке космологической проблемы // Труды второго съезда всесоюзного астрономо-геодезического общества, 25–31 января 1955 г. М., 1960. С. 72–84; Он же. Метагалактика и Вселенная // Наука и человечество. 1962. М., 1963. С. 383–405; Он же. Космос, космогония, космология // Наука и религия. 1968. № 12. С. 2—37; Он же. Многообразие материального мира и проблема бесконечности Вселенной // Бесконечность и Вселенная. М 1969. С. 274–324.
Зельманов, как и многие его современники, проявлял сильный интерес к диалектическому материализму. В 1969 г. он писал, что «диалектический материализм был и остается единственной системой философских взглядов, которой свойственны одновременно логическая последовательность внутри философской теории и гармония между нею и всей человеческой практикой» [1035] . Как и Амбарцумян, он говорил о «качественно отличных» областях Вселенной, указывая на то, что различные физические силы господствуют на различных уровнях бытия. Так, отмечал он, наиболее определяющими силами на микроскопическом уровне являются негравитационные силы (так называемые «сильные», электромагнитные и «слабые» силы), в то время как на космическом уровне господствует сила гравитационная. Эти разные уровни, как в 1955 г. утверждал Зельманов, демонстрируют «диалектико-материалистические положения о неисчерпаемости материи и бесконечном многообразии природы» [1036] .
1035
Зельманов А.Л.Многообразие материального мира и проблема бесконечности Вселенной. С. 278.
1036
Зельманов А.Л.К постановке космологической проблемы. С. 73–74.
Причиной терпимости Зельманова в вопросе о построении моделей для метагалактики было его убеждение в том, что в рамках современной физики вопрос о бесконечности в традиционном смысле является «почти тривиальным» [1037] . Для того чтобы выбрать модель, замечал в 1959 г. Зельманов, необходимо принять соотношение конгруэнтности. Другими словами, для построения модели Вселенной (или любой поверхности или объема) необходимо достигнуть соглашения о том, что составляет единицу длины в разных местах, в различные времена или в разных направлениях в одно и то же время. Выбирая различные отношения конгруэнтности, было бы возможно построить неограниченное множество искривлений.
1037
См.:
Зельманов критически относился как к тем более ортодоксальным диалектическим материалистам, которые отрицали отдельные космологические модели, так и к тем астрономам, чаще зарубежным, которые безоговорочно принимали космологический принцип, на котором основывались все популярные релятивистские модели. В 1964 г. Зельманов в своей статье отмечал, что, скорее, чем допускать однородность и изотропность Вселенной, необходимо отметить возможность существования неоднородной и анизотропной Вселенной [1038] . Согласно космологическому принципу, отмечал Зельманов, каким бы ни было искривление пространства (положительным, отрицательным, нулевым), оно должно оставаться постоянным, так как искривление вызывается количеством, распределением и движением материи; если допустить однородную везде Вселенную, то результирующее искривление будет константой независимо от своего знака.
1038
Зельманов А.Л.О бесконечности материального мира // Диалектика в науках о неживой природе. М., 1964. С. 260. Начиная с конца 40-х годов некоторые естествоиспытатели в разных странах начали работать над анизотропными неоднородными моделями. См., напр.: G"odel K.An Example of a New Type of Cosmological Solutions of Einstein’s Field Equations of Gravitations // Review of Modern Physics. 1949. Jul. Vol. 21. Р. 447–450; Raychaudhuri A.Relativistic Cosmology I // Physical Review. 1955. 15 Мау. Р. 1123–1126. Ранние работы Зельманова по этому вопросу см.: Зельманов А.Л.Хронометрические инварианты и сопутствующие координаты в общей теории относительности // Доклады АН СССР. 1956. Т. 107. С. 815–818; Он же. К релятивистской теории анизотропной неоднородной Вселенной // Труды шестого совещания по вопросам космогонии. М., 1959. С. 144–173.
Такое положение о постоянном искривлении было, с точки зрения Зельманова, большим упрощением, по которому понятия «замкнутый» и «бесконечный» должны были быть взаимоисключающими. Эта исключаемость была истинной, даже несмотря на то что эйнштейновская теория гравитации сама по себе не давала однозначного ответа на вопрос о конечности Вселенной. Эйнштейновская теория могла бы быть сохранена, насильно не связываемая с вопросом бесконечности, если бы космологи не настаивали на ненужных допущениях: «приняв в качестве основы космологии теорию тяготения Эйнштейна, не следует дополнять ее какими-либо упрощающими предположениями типа предположения однородности и изотропии» [1039] .
1039
Зельманов А.Л.О бесконечности материального мира. С. 260.
Утверждая существование неоднородной анизотропной Вселенной, Зельманов мог предложить много видов локальных пространственно-временных континуумов, включая как замкнутые, так и бесконечные. Более того, тот факт, что пространство (рассматриваемое отдельно) может быть бесконечным в пространственно-временном континууме, не означает, что в целом этот континуум заполняет всю Вселенную. Как писал Зельманов, «пространственно-временной мир, бесконечный во времени и пространстве, может и не охватывать собой всей Вселенной: он может быть и частью другого пространственно-временного мира, пространственно конечного или бесконечного. Пространственно-временной мир, охватывающий собой всю Вселенную, напротив, может не быть бесконечным в пространстве и, вместе с тем, содержать пространственно бесконечные мировые области… Разумеется, интересующий нас вопрос по отношению к реальному случаю остается открытым, и рассмотрение однородных изотропных моделей, пустых или не пустых, не дает на него ответа. Но едва ли можно ожидать, что в реальном случае свойства пространства окажутся более простыми, чем в случае упрощенных моделей» [1040] .
1040
Там же. С. 263–264.
Зельманов предвидел новый этап в развитии физической теории, основываясь на теории относительности, но, выходя за ее рамки, подобно тому как релятивистская физика выходит за рамки классической физики, вводя необходимые поправки в области больших скоростей и расстояний [1041] . Какими же были пути, по которым, согласно Зельманову, эйнштейновская теория гравитации могла быть модифицирована для воздействия на космологию? Во-первых, он отмечал, что космологические модели «исключают друг друга» в рамках эйнштейновской относительности; другими словами, хотя все эти модели являются релятивистскими, они описывают «разные Вселенные». Так как по определению может существовать лишь одна Вселенная, то все модели, кроме одной, должны были быть неверными. Однако Зельманов видел достоинства во многих моделях. Казалось, он надеялся на своего рода «дополнительность» в космологии, позволяющую совмещать взаимоисключающие объяснения, хотя он и не использовал самого этого термина. Различные модели не будут взаимоисключающими, если они будут иметь каждая свое собственное отношение конгруэнтности, каждая свою собственную пространственно-временную метрику. Так, он возвращался к важности отношений конгруэнтности, говоря о том, что, используя различные отношения, различные модели могут дать различные описания одной и той же Вселенной и различных ее частей. Для этого необходимо было бы отказаться от понятия «идеального стандарта» длины и времени. Такая модификация имела бы следующее значение. «Это влечет за собой не только изменение понимания гравитационного взаимодействия, но также изменение самого понимания конечности и бесконечности пространства и времени: эту конечность или бесконечность уже нельзя будет рассматривать как метрическую, т. е. как конечность или бесконечность числа кубических метров или парсеков и числа секунд или лет» [1042] .
1041
Согласно историко-научному взгляду, выдвинутому Т. Куном, релятивистская физика была тем не менее не просто дополнением или модификацией классической физики, а являлась парадигмой, которой были присущи противоречия с классической физикой. См. обсуждение этого важного вопроса в кн.: Кун Т.Структура научных революций. М., 1975, и глубокую рецензию на эту книгу, написанную Шепиром, особенно обсуждение существенных противоречий: Shapere D.The Structure of Scientific Revolutions // The Philosophical Review. 1964. Jul. Vol. 63. Р. 389–390.
1042
Зельманов А.Л.О бесконечности материального мира. С. 268.