Конечная, но безграничная Вселенная

Выше в связи с обсуждением гравитационных трансмутаций частиц мы упомянули о космологии. И здесь нельзя не отметить, что эйнштейновская теория оказалась необычайно стимулирующей для развития именно космологических представлений. Толчок, который она дала, вызвал к жизни совершенно небывалые дотоле идеи и буквально обновил древнейшую из наук о природе — космологию.

Вселенная... Что мы знаем о ней? Ведь наши приборы позволят нам заглянуть только в крохотный «уголок» Вселенной. Неисчислимые мириады звезд находятся так далеко от Земли, что наши оптические и радиотелескопы не могут «дотянуться» До них. Но мысль зовет исследователей все дальше. А что находится там, за чертой исследованного? Основанные «на общих соображениях» догадки, что «там» все идет до бесконечности по принципу «и так далее», действовали, в общем, успокоительно и не слишком подталкивали фантазию. Но вот в 1917 году будто шквал пронесся в научном мире. Эйнштейн выступил с теорией конечной Вселенной. «Конечная Вселенная! Значит, существует какая-то граница Вселенной?

088.gif

А что там, по ту сторону границы? Что же, там «кончается пространство»? Разве мыслимо, чтобы...?»

Впрочем, прервем поток вопросов, многие из которых действительно обрушились на физиков. Попробуем разобраться, в чем, собственно, состоит утверждение о конечности пространства. И здесь нам опять поможет наша модель — пленка с ее «двумерными обитателями», которую мы ввели в свое время для пояснения кривизны пространства. Мы молчаливо предполагали раньше, что эта пленка простирается вширь неограниченно далеко и лишь местами изгибается там, где находится «материя», т. е. создающие гравитацию тела. «Мир» в нашей модели был бесконечным. Ну, а если эта «материя» распределена более или менее равномерно? Тогда кривизна — тоже примерно одинаковая — должна быть везде. Как же представить себе такую пленку, которая везде искривлена одинаково? Нет ничего легче, достаточно вспомнить обычный детский воздушный шарик!

И вот попытаемся опять «войти в положение» тех двумерных исследователей, которыми наша фантазия населила пленку. Для них поверхность шара — это все пространство. Действительно, если бы они снарядили экспедицию, дав ей строгий наказ двигаться все время в одну и ту же сторону — «по прямой» (мы взяли последние слова в кавычки, чтобы напомнить — сама «прямая» искривляется!), то эта экспедиция рано или поздно, к изумлению организаторов и участников, вернулась бы к исходной точке, только с другой стороны. Все новые и новые экспедиции могли бы отправляться в путь. И в какую бы сторону они ни направлялись, все они должны были бы, совершив замкнутый круг, возвращаться к месту отправления. Какой же вывод должны были бы сделать двумерные мужи науки? Единственный: «Наша Вселенная,— сказали бы они,— не простирается до бесконечности, а имеет конечные размеры. Но в то же время она безгранична — ни одна из экспедиций не обнаружила ничего похожего на границу Вселенной». Безграничная, но не бесконечная! Именно такими словами определил Эйнштейн в своей теории наше пространство. Смысл этих слов в общем тот же, что и в модели: если представить себе летящий все прямо и прямо космический корабль, то он должен в конце концов вернуться к месту старта (если, разумеется, ему не помешает столкновение с небесными телами). Но можно говорить и не о космическом корабле — то же произойдет и с самым быстрым из путешественников — со световым лучом. Двигаясь в искривленном тяготением пространстве, он «замкнется на себя», пролетев сквозь неоглядные дали безграничного, но все же конечного пространства.