Пульсирующая Вселенная - Николай Николаевич Горькавый

Таким образом, в единой теории поля искривление пространства в виде гравитационного поля могло быть связано с источниками поля в виде частиц, представляющими опять-таки искривленное пространство (может, только другого типа), что фактически противоречит логике общей теории относительности. Оказавшись в ситуации, когда будущая единая теория должна была перечеркнуть общую теорию относительности, Эйнштейн, видимо, предпочел лаконичность в обсуждении принципиальной разницы между тензором энергии материи, искривляющим пространство, и псевдотензором энергии гравитационного поля, не искривляющим пространство, — ведь в его новой теории оба этих тензора должны были исчезнуть в складках изогнутого пространства-времени!

В свете такой эйнштейновской программы геометризации физических полей и избавления от тензоров энергии-импульса любых объектов совершенно нелепыми становились любые попытки приписывания гравитационному полю какого-либо тензора или псевдотензора энергии-импульса. Ведь гравитационное поле уже было идеально геометризовано и не нуждалось ни в каких дополнительных энергетических характеристиках. Отсутствие же реальной энергии у гравитационного поля сразу означает и отсутствие у него гравитационной массы, которая, по Эйнштейну, равна инертной массе, или энергии.

Эйнштейн пренебрегал своей общей теорией относительности, так как был занят созданием еще более общей теории материи и пространства. Ли Смолин вспоминает о Чандрасекаре: «Чандра был зол на Эйнштейна, который после разработки общей теории относительности забросил это совершенное творение, оставив другим с трудом пробиваться сквозь эту теорию» (Smolin Lee, «Einstein's lonely path», 2004, p. 36–41).

Поэтому ученикам и последователям Эйнштейна пришлось без него разъяснять теорию относительности. Например, в 1942 году вышла книга П. Г. Бергмана «Введение в теорию относительности» (рус. яз., 1947), представляющая собой учебник для студентов. Эйнштейн написал одобрительное предисловие к книге Бергмана, отметив, что «эта книга... дает исчерпывающую, систематическую и логически полную трактовку главных черт теории относительности».

Как же трактуется проблема гравитационной энергии в этой книге? В книге Бергмана есть всего лишь небольшой параграф «Законы сохранения в общей теории относительности», в котором он описывает проблемы энергии гравитационного поля. Этот раздел начинается утверждением о базисных уравнениях общей теории относительности: «тензор энергии-импульса... представляет в уравнениях [Эйнштейна] плотности энергии и импульса и напряжения среды, исключая энергию, импульс и напряжения гравитационного поля». Подчеркнем слово «исключая». Параграф снабжен не менее примечательной сноской: «...Поскольку понятия энергии и импульса не играют существенной роли в общей теории относительности, читатель может опустить этот раздел без ущерба для понимания последующих глав».

Изменение трактовки основных физических величин в фундаментальной теории не является чем-то исключительным. Например, специальная теория относительности (СТО) была предложена А. Эйнштейном в 1905 году. Эта теория за последующие десятилетия получила солидное экспериментальное подтверждение, в том числе было доказано, что скорость времени для движущихся объектов замедляется (например, время жизни нестабильных элементарных частиц растет вместе с их скоростью). Из формул СТО следовало, что инерция тела, скорость которого стремится к световой, увеличивается до бесконечности. Это было интерпретировано как бесконечный рост инертной массы тела со скоростью. Во всех учебниках по теории относительности появилась эта переменная масса, зависящая от скорости (ее обычно называли релятивистской массой). Лишь во второй половине XX века появилась иная, более корректная трактовка растущей релятивистской инерции тела, например ракеты, двигающейся с субсветовыми скоростями. Оказывается, сила, которая ускоряет ракету, зависит от отношения времени внешнего наблюдателя и собственного времени космонавта на ракете. С точки зрения наблюдателя, двигатель ракеты работает с постоянной мощностью, но реальное ускорение ракеты все время падает и стремится к нулю. Сила любого двигателя, пробившись сквозь барьер замедленного времени ракеты, становится столь малой, что она уже не может ускорить космонавта хотя бы до скорости света. Таким образом, релятивистская инерция тела оказалась связана не с ростом инертной массы, которую нужно считать постоянной, а с замедлением времени в быстро двигающемся теле. Об этой смене трактовки понятия массы в СТО можно прочитать в учебнике Тейлора и Уилера «Физика пространства-времени» (1971, с. 146), вышедшего в США в 1966 году — на шестьдесят лет позже появления СТО.

3. Эддингтон и неизвестная эйнштейновская теория 1919 года

Теория относительности в то время (1922 г.) была уже настолько законченной системой, что до тех пор, пока не шла речь о включении атомных явлений, не было никаких оснований предполагать каких-либо существенных улучшений основ теории. Конечно, можно было развивать отдельные следствия теории, как, например, теорию расширяющейся вселенной Фридмана — Леметра, но не было необходимости менять фундамент теории...

А. С. Эддингтон (1934)

Один из главных вопросов, который стоит перед современной наукой, — что такое энергия? Vis viva, или «живая сила», то есть способность тела или поля совершать работу? Или энергия — это в первую очередь величина, которая подчиняется закону сохранения? Есть ли «живая сила», не связанная с энергией? Имеет ли физический смысл энергия, даже если она не может быть включена в закон сохранения? И, в конце концов, насколько абсолютно выполняется закон сохранения энергии? Эти вопросы тесно связаны с проблемой гравитационной энергии, которая резко обострилась в общей теории относительности.

В ряду популяризаторов и интерпретаторов общей теории относительности самым большим авторитетом являлся сэр Артур Стенли Эддингтон (1882–1944), разъяснивший теорию относительности в версии 1919 года наиболее детально и выразительно.

Сэр Артур Стэнли Эддингтон, английский джентльмен, квакер и пацифист, был одним из самых блестящих ученых XX века, создавшим первую реалистичную модель звезды как газового раскаленного шара (стандартная модель Эддингтона) и открывшим зависимость «масса — светимость» для звезд. Эддингтон рассчитал образование спектра звезд (модель Милна — Эддингтона), а также раньше всех и вопреки всем — еще в 1920 году — высказал смелую гипотезу о том, что источником звездного излучения является термоядерная реакция слияния водорода в гелий.

Впоследствии гипотеза подтвердилась, так что Эддингтон был первым человеком из миллиардов землян, смотревших на звезды, кто нашел современный физический ответ на древний лирический вопрос «почему светят звезды?». Сам он это прекрасно понимал. Как рассказывал сам Эддингтон, вечером того дня, когда он сделал это открытие, он сидел на скамейке со своей девушкой. Она сказала: «Посмотри, как красиво светят звезды!» На что он ответил: «Да, и в данный момент я — единственный человек в мире, который знает, почему они светят» (цитируется по Р. Фейнману, «Какое тебе дело до того, что думают другие?». Ижевск, НИЦ РХД, 2001, с. 59).

Эддингтон ввел в науку популярное понятие «стрелы времени» и предпринял дерзкую попытку получения мировых констант в виде решений математических уравнений. Глубокую физическую интуицию Эддингтон сочетал с талантом астронома-наблюдателя и высоким профессионализмом теоретика. В научной среде первой половины XX века Эддингтон обладал огромным авторитетом. Он написал 13 научных