Черные дыры и молодые вселенные - Стивен Уильям Хокинг

идеи относительно недавнего возникновения цивилизации говорит то, что человечество продолжает активно эволюционировать в области культуры и технологии. Мы помним имена многих первооткрывателей и изобретателей. Эти аргументы свидетельствуют: наша цивилизация существует не так давно, иначе уровень ее развития был бы значительно выше. Фактически, библейская дата создания мира недалеко отстоит от окончания последнего ледникового периода, т. е. того времени, когда появилось современное человечество.

С другой стороны, были такие ученые, как греческий философ Аристотель, которому не нравилась сама идея о том, что у Вселенной было начало. Они чувствовали, что под этим началом подразумевается божественное вмешательство. Они предпочитали считать, что Вселенная существовала и будет существовать вечно. Вечное казалось им более совершенным, чем то, что могло быть сотворено. У них был хороший ответ на аргумент об относительно невысоком уровне человеческого прогресса: периодические потопы и другие природные катаклизмы постоянно отбрасывают человечество к началу его пути.

Обе эти школы экзистенциальной мысли считали, что Вселенная существенно не меняется со временем. Либо она была создана в ее нынешней форме, либо она существует в таком виде вечно. Понятно, почему появилось это убеждение: человеческая жизнь, даже история всей нашей цивилизации так коротки, что за это время Вселенная и не могла сильно измениться. В стационарной неменяющейся Вселенной вопрос о том, существовала ли она всегда либо была создана в определенный момент времени в прошлом, скорее относится к области метафизики или религии: здесь справедлива каждая из этих теорий. И на самом деле, в 1781 году философ Иммануил Кант написал свою монументальную и весьма туманную работу «Критика чистого разума», в которой он пришел к выводу, что существуют одинаково убедительные аргументы как для Вселенной, имеющей начало, так и для вечной Вселенной. Как подразумевает название трактата, его выводы были основаны на чистом рассудке; другими словами, они не принимали во внимание никакие наблюдения за космосом. В конце концов, что вообще наблюдать в неменяющейся Вселенной?

В XIX веке, однако, стали накапливаться доказательства, что Земля и остальная Вселенная меняются со временем. Геологи поняли, что возраст скал и ископаемых остатков в них составляет сотни и даже тысячи миллионов лет. Это было намного больше, чем возраст Земли, вычисленный креационистами. Еще одним доказательством стал так называемый второй закон термодинамики, сформулированный немецким физиком Людвигом Больцманом. Согласно этому закону общее количество беспорядка (энтропии) во Вселенной со временем только возрастает. Этот аргумент, подобно аргументу о человеческом прогрессе, предполагает, что Вселенная может существовать только конечное время. Иначе она уже пришла бы в состояние полнейшего беспорядка, при котором все температуры стали бы одинаковыми.

Еще одна трудность стационарной Вселенной заключалась в том, что согласно закону всемирного притяжения Ньютона каждая звезда во Вселенной должна притягиваться ко всем остальным звездам. Почему же тогда они остаются неподвижными и расстояния между ними не меняются? Не должны ли они все упасть друг на друга?

Ньютон понимал важность этой проблемы. Он написал письмо Ричарду Бентли, ведущему философу того времени, в котором признавал, что звезды не могут оставаться неподвижными, если их число конечно. Все такие звезды должны собраться в некоторой центральной точке. Однако, продолжал Ньютон, если звезд бесконечное количество, они не будут стремиться упасть в центральную точку, потому что такой точки просто не существует. Этот аргумент является примером того, какие подводные камни могут поджидать мыслителя, рассуждающего о бесконечных системах. Силы, действующие на каждую звезду со стороны бесконечного числа других звезд во Вселенной, можно складывать разными способами и получать при этом разные ответы, которые отнюдь не помогут понять, будут ли меняться расстояния между звездами. Процедура является корректной в том случае, когда мы рассматриваем конечную область пространства со звездами и постепенно расширяем эту область, добавляя звезды, которые распределены более-менее равномерно вокруг этой области. Если количество звезд ограничено, они соберутся в одной точке и в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона даже дополнительные звезды, лежащие вне этой области, не остановят их коллапса. Таким образом, бесконечное множество звезд не сможет оставаться в неподвижном состоянии. Если они не двигаются относительно друг друга, притяжение между ними заставит их начать неумолимое движение навстречу друг другу. Наоборот, они могут удаляться друг от друга, тогда силы притяжения будут ослаблять скорости расхождения.

Несмотря на эти трудности, связанные с представлением о стационарной и неменяющейся Вселенной, никто в XVII, XVIII, XIX и даже в начале XX столетия не предполагал, что Вселенная может эволюционировать со временем. И Ньютон, и Эйнштейн могли бы заявить, что Вселенная может сжиматься или расширяться, но они упустили свой шанс. Почему этого не сделал Ньютон, понятно: он все-таки жил за двести пятьдесят лет до того, как расширение Вселенной было подтверждено наблюдениями. Но Эйнштейну такое упущение простить трудно. Из общей теории относительности, которую он сформулировал в 1915 году, прямо следовало, что Вселенная расширяется. Но Эйнштейн так слепо верил в стационарную Вселенную, что ввел дополнительную постоянную в свою теорию, чтобы согласовать ее с законом всемирного тяготения Ньютона и уравновесить силы притяжения.

Эдвин Хаббл в 1929 году открыл расширение Вселенной, и это открытие направило дискуссию о ее происхождении в новое русло. Если вы мысленно повернете вспять все галактики, которые сейчас разбегаются, окажется, что все они должны были «сидеть» друг на дружке в некий момент времени в прошлом, примерно десять или двадцать миллиардов лет назад. В этот момент, который соответствовал сингулярности под названием Большой взрыв, плотность Вселенной и кривизна пространства-времени должны были быть бесконечными. При таких условиях все известные научные законы нарушались бы. Для научного познания это катастрофа. Это означало бы, что науке никогда ничего не будет известно о том, как возникла Вселенная. Все, что мы могли бы сказать, сводилось бы к фразе типа: Вселенная сейчас такова, какова она есть, потому что она была такой, какой она была. Но наука не может объяснить, почему Вселенная была такой, какой она была, сразу после Большого взрыва.

Не удивительно, что многих ученых такое положение дел не устраивало. Было предпринято несколько попыток обойтись без сингулярности Большого взрыва и тезиса о начале времен. В частности, была создана теория стационарной Вселенной. Идея заключалась в том, что в процессе разбегания галактик в промежутках между ними образуются новые галактики из вновь появляющегося вещества. Из этой теории следовало, что Вселенная существовала и будет существовать всегда примерно в том же виде, как сегодня.

Чтобы сохранить концепцию расширяющейся Вселенной и образования нового вещества, стационарная модель требовала модификации ОТО, причем требуемая скорость образования вещества была очень низкой: около одной частицы на кубический