Феликс Зигель - Вселенная полна загадок

• Название: Вселенная полна загадок
• Автор: Феликс Зигель
• Издательство: Государственное издательство детской литературы
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 1960

В книге Ф Ю. Зигеля «Вселенная полна загадок» рассказывается о некоторых, пока еще не решенных проблемах современной астрономии.

Издательство и автор выражают глубокую благодарность доктору физико-математических наук Алле Генриховне Масевич за ее ценную помощь в работе над этой книгой.

---

Представьте себе плоскость, идеальную геометрическую плоскость, не имеющую толщины. Математики называют ее пространством двух измерений, или двухмерным пространством, так как любая фигура на плоскости имеет только два измерения — длину и ширину. То же можно сказать и о любой поверхности, например поверхности шара, которая в идеальном случае (в геометрии) также не имеет толщины. Можно, наконец, говорить и об одномерном пространстве — так математики называют любую линию, вдоль которой можно измерять только длину. Математики всегда абстрагируют, то есть отвлекаются при своих рассуждениях от некоторых свойств реальных вещей. Это неизбежно, в этом суть математики, так как сразу исследовать любой предмет во всей его бесконечной сложности, конечно, невозможно. Абстракция необходима и часто очень полезна. Не удивляйтесь поэтому, если я вам скажу, что математики вводят понятие пространства' нулевого измерения, понимая под этим громким названием обыкновенную, не имеющую ни длины, ни ширины, ни толщины геометрическую точку.

Итак, мы теперь знаем, что такое пространство трех, двух, одного и нулевого измерений. Существует ли пространство четвертого измерения? Абстрактно, чисто математически ничто не мешает нам ввести понятие четырехмерного, пятимерного и вообще «-мерного пространства. Длина отрезка на нашем воображаемом рисунке равна а, площадь квадрата — а2, объем куба — а3. Значит, под величиной а4 мы можем понимать объем куба четвертого измерения, наглядно представить который наше сознание, однако, не в состоянии. Это, впрочем, нисколько не мешает современным математикам развивать теорию n-мерных пространств, а физикам использовать эту теорию как удобное средство описания некоторых вполне реальных земных технических процессов.

Сторонники теории «конечной Вселенной» рассуждают так. Если число звезд в мире ограниченно, то как можно доказать, исходя из некоторых положений теории относительности, что трехмерное окружающее нас пространство замкнуто и, следовательно, конечно, хотя и безгранично в том смысле, что, двигаясь в нем, мы никогда не натолкнемся на какую-то его границу, на что-то, отличное от трехмерного пространства?

Понять, о чем идет речь, можно на следующем примере. По глобусу ползает муха. Совершим абстракцию, отвлечение. Допустим, что муха уменьшилась до размеров точки и что эта математическая «муха» может ползать только по поверхности глобуса. В этом случае муха знает только два измерения, так как она может перемещаться только по поверхности, то есть в пространстве двух измерений.

Пространство это (поверхность шара) замкнуто, ограниченно — площадь поверхности глобуса может быть выражена вполне определенным (а не бесконечным) числом квадратных сантиметров. Муха может совершить «кругосветное» путешествие, обойдя, например, глобус по экватору. Но, разумеется, как бы муха ни двигалась, она никогда не встретит края, границы поверхности глобуса, что могло случиться, если бы муха ползала, например, по листу бумаги. В этом смысле поверхность глобуса безгранична, хотя и конечна.

Аналогично выглядит и замкнутое трехмерное пространство «конечной Вселенной». Пространство это конечно, хотя и безгранично. Его объем может быть выражен конечным числом кубических километров. Двигаясь в пространстве все время в одном направлении, можно совершить «кругосветное» путешествие, то есть облететь вокруг всей Вселенной, не встретив какой-нибудь границы ее трехмерного пространства.

Наверное, кое-кто из читателей поспешил сделать вывод, что «конечная Вселенная» похожа на что-то вроде исполинского мыльного пузыря. Это неверно, пример с мухой на глобусе только аналогия. Там — двухмерное пространство, здесь — замкнутое пространство трех измерений. В этом принципиальная разница. С точки зрения теоретиков «конечной Вселенной», Космос представляет собой шар, но шар четвертого измерения, у которого роль поверхности выполняет замкнутое сфероподобное пространство трех измерений. Так что и не пытайтесь представить себе «конечную Вселенную», а только постарайтесь понять, о чем идет речь.

В 1929 году было обнаружено, что в спектрах галактик темные линии поглощения смещены к красному концу, причем тем больше, чем дальше от нас находится галактика. По нашему, земному опыту мы хорошо знаем, что такое смещение получается при удалении светящегося предмета от наблюдателя. Поэтому был сделан вывод, что все галактики разбегаются от нас в разные стороны со скоростями, возрастающими пропорционально расстоянию галактик от Земли. В этом состоит знаменитый закон красного смещения, открытый известным американским астрономом Хабблом.

Некоторые из зарубежных астрономов истолковали закон Хаббла, как расширение «конечной Вселенной». Так родилась еще одна модная теория — теория расширяющейся Вселенной.

Представьте себе мыльный пузырь, а на его поверхности прилипшие к нему пылинки. Начните раздувать пузырь — его поверхность станет увеличиваться и потому расстояния между пылинками начнут расти. Если бы мы стали очень маленькими и очутились на одной из них, нам бы показалось, что все остальные пылинки удаляются от нас — удаляются потому, что шар раздувается.

Вот так же, или, точнее, подобно этому, по мнению сторонников теории расширяющейся Вселенной, расширяется и весь Космос. Растет объем трехмерного пространства Вселенной и поэтому создается впечатление, что все галактики стремительно разлетаются во все стороны от нас.

Идеалистически настроенные ученые, в том числе и автор теории расширяющейся Вселенной, астроном в рясе епископ Леметр, поспешили сделать из факта «разбегания» галактик далеко идущие выводы. По их мнению, Вселенная расширялась из некоторого начального состояния, в котором она находилась около двух миллиардов лет назад. Тогда вся Вселенная была сжата, как утверждает Леметр, в огромный «первоатом». По вмешательству высших божественных сил этот «первоатом» взорвался и из него образовалась расширяющаяся Вселенная. Так современные служители культа истолковывают библейские легенды о сотворении мира богом.

Стоит ли доказывать, что такие выводы абсолютно неприемлемы для всех, кто разделяет материалистическое мировоззрение! По учению марксизма-ленинизма, подтвержденному всей практикой человечества, в мире нет ничего, кроме движущейся и изменяющейся материи. Нет нужды ни в каком творце мира по той простой причине, что материя неуничтожима и несоздаваема, то есть она вечна. Естественно поэтому, что прогрессивно настроенные ученые пытались найти иные объяснения фактам, не прибегая к теориям конечной и расширяющейся Вселенной.

Еще в конце XVIII века философ Ламберт выдвинул идею об иерархическом строении мироздания. По его мысли, звезды образуют звездные системы, называемые нами теперь галактиками, которые, в свою очередь, образуют системы — сверхгалактики и так далее, до бесконечности.

В таком устройстве Вселенной есть иерархия, то есть подчинение мелкого более крупному. В каждую более крупную материальную систему меньшие системы входят как составные элементы.

Долгое время идеи Ламберта находились в забвении, пока в 1921 году шведский астроном Шарлье не доказал, что при определенных условиях в бесконечной Вселенной, построенной по идеям Ламберта, не будут иметь места указанные выше парадоксы. Необходимо лишь, чтобы каждая материальная система этой Вселенной обладала вполне определенными, причем возможными в действительности массой и размерами.

Что сумма бесчисленного количества слагаемых может иметь определенное, конечное значение, видно на примере суммы бесконечно убывающей геометрической прогрессии:

1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 +…

Слагаемых здесь бесчисленное множество, но сумма их равна определенному числу — единице. Этот пример в какой-то мере поясняет, каким образом бесчисленное множество звезд может создать конечную светимость ночного неба и конечные скорости звезд. Что же касается красного смещения, то нет никаких оснований считать, что оно верно для всей Вселенной. Наблюдаемые нами галактики действительно разбегаются от нас. Но это может быть вызвано не «раздуванием» пространства, а другими причинами. Почему, например, не допустить, что около двух миллиардов лет назад в той области Вселенной, где мы существуем, произошел какой-то сложный процесс, напоминающий взрыв. Не взрыв таинственного «первоатома», вызванный вмешательством бога, — нет, а вполне естественный, природный взрывной процесс. Ведь то, что мощные взрывы происходят во Вселенной и поныне, это наблюдаемый факт. Вспомните о взрывах на Солнце, о взрывающихся новых и сверхновых звездах, красочно описанных в книге Б. А. Воронцова-Вельяминова «Очерки о Вселенной».

Что это был за взрыв, какие естественные причины его вызвали — это должна решить наука как одну из наиболее грандиозных загадок, поставленных перед ней природой. Но прибегать для этого к помощи каких-то сверхъестественных, несуществующих сил, конечно, не следует.