И вот некоторые результаты, полученные Зельмановым.
Оказалось, например, что в неоднородной анизотропной Вселенной расширение в одних областях может сочетаться со сжатием в других, соседних областях пространства. А это значит, что наблюдаемое в настоящее время расширение отнюдь не обязательно является расширением всей нашей Вселенной.
Вполне возможно, что область расширения, внутри которой мы находимся, значительно превосходит ту часть Метагалактики, которая доступна современным наблюдениям, так как в противном случае к нам просачивалось бы жесткое ультрафиолетовое излучение, которое возникает в областях достаточно длительного сжатия.
При этом особенно интересно, что в теории анизотропной неоднородной Вселенной расширение не обязательно должно быть неудержимым, а сжатие — не обязательно катастрофическим до состояния сверхвысокой плотности. Есть и другие решения. И не исключено, что наблюдаемая часть Вселенной вообще никогда не проходила стадию плотности, близкой к ядерной, хотя в период перехода от сжатия к расширению плотность могла быть весьма высокой (например, порядка плотности белых карликов — около 106 г/см3).
И еще на одно любопытное обстоятельство обратил внимание Зельманов. В неоднородной Вселенной может оказаться неодинаковым темп течения времени в различных областях — ведь согласно общей теории относительности он зависит от концентрации материи. Значит, одни и те же физические процессы в различных областях Вселенной могут протекать по-разному.
Следовательно, по отношению к очень протяженным физическим системам существенно изменяет свой смысл понятие развития системы как целого.
Колоссальная протяженность Метагалактики существенна и в другом отношении. Для того чтобы осуществилось взаимодействие между ее отдаленными друг от друга областями (чтобы то или иное физическое воздействие распространилось от одной области к другой), необходимы огромные промежутки времени, измеряемые миллиардами световых лет. А за такое время успевает существенно измениться общая картина Метагалактики. В подобной ситуации теряет привычный смысл даже самое понятие единой физической системы.
Но, пожалуй, все это только пролог к самому неожиданному результату.
Для того чтобы судить о тех или иных физических явлениях, надо выбрать систему отсчета. Но ведь это можно сделать различными способами. Как быть? Какой системе отдать предпочтение?
В однородной изотропной Вселенной решение этой задачи не составляет особых затруднений. Здесь есть система отсчета, единая для всей Вселенной и как бы «вмороженная в вещество». Если Вселенная сжимается или растягивается — эта система сжимается и растягивается вместе с ней.
И когда речь идет о конечности или бесконечности Вселенной, то имеется в виду конечность или бесконечность именно в этой системе отсчета.
Иное дело в анизотропной неоднородной Вселенной. Здесь движение материи может быть настолько сложным, что преимущественной системы отсчета не существует. А тогда…
Дело в том, что Зельманову удалось установить поразительную на первый взгляд вещь. Оказалось, что свойство конечности и бесконечности пространства — это свойство относительное. Оно зависит от системы отсчета.
Пространство конечное, то есть обладающее конечным объемом, в системе отсчета, движущейся по одному закону, в то же самое время может быть бесконечным относительно системы координат, движущейся по другому закону.
Если система отсчета у нас одна-единственная, проблема просто не возникает. Но в условиях неоднородной анизотропной Вселенной, где нет единой преимущественной системы отсчета, относительность конечности и бесконечности пространства уже нельзя игнорировать. В этой ситуации наше обычное противопоставление конечного и бесконечного оказывается некорректным.
Результат кажется парадоксальным. Но если задуматься и сопоставить его с другими выводами из теории относительности, то относительность бесконечности предстанет перед нами как явление, которого можно было ожидать. Ведь согласно специальной теории относительности пространственные и временные отношения между различными окружающими нас реальными объектами не являются абсолютными. Их характер целиком зависит от состояния движения данной системы. Так, в движущейся системе течение времени замедляется, а все масштабы длины — размеры протяженных объектов — сокращаются. И это сокращение тем сильнее, чем выше скорость движения. При приближении к скорости света, которая максимально возможная скорость в природе, все линейные масштабы уменьшаются.
Но если хотя бы некоторые геометрические свойства пространства зависят от характера движения системы отсчета, то нот ничего невероятного в том, что относительными оказываются и свойства конечности и бесконечности. Ведь эти свойства самым тесным образом связаны с геометрией.
Разумеется, выводы Зельманова не есть еще установление неких всеобщих геометрических свойств реальной Вселенной.
Значение этих результатов иное: благодаря им можно сделать чрезвычайно важный вывод. Даже с точки зрения теории относительности понятие бесконечности Вселенной значительно сложнее, чем это представлялось раньше.
Вот и еще один шаг, уводящий нас все дальше от классического «или-или». Совсем иной подход к постановке проблемы, по существу, иной взгляд на мир, а значит, и существенный сдвиг во всей системе нашего мышления.
Маленький диспут
Как известно, современная кибернетика пришла к выводу, что увеличение информации уменьшает неопределенность.
Между тем в изучении геометрических свойств Вселенной как будто все обстоит наоборот. Чем глубже мы исследуем эту проблему, тем неопределеннее она становится. И вот мы уже дошли до того, что, обнаружив конечные или бесконечные пространственно-временные образования, не имеем права делать никаких окончательных выводов. Конечное может оказаться бесконечным, а бесконечное — конечным…
И все же противоречие с кибернетикой здесь только кажущееся, и никакого парадокса не возникает. Та неопределенность, которая развертывается перед нами но мере изучения геометрических свойств мира, отнюдь не результат нашего незнания — она присуща самой природе.
В общем, в современной космологии происходит нечто подобное тому, что в свое время произошло в физике микромира. Ведь и там познание микроявлений лицом к лицу столкнуло ученых с неопределенностью в поведении микрочастиц.
Помните высказывание академика Гинзбурга о том, что неопределенность служит свидетельством фундаментальности проблемы.
Итак, неопределенность. Но в науке всякая неопределенность, каковы бы ни были се природа и происхождение, неизбежно вызывает к жизни различные точки зрения, порождает споры и дискуссии, возбуждает особый интерес не только среди естествоиспытателей, по и среди философов.
Представим себе на несколько минут, что мы оказались свидетелями одной из таких дискуссий. Участники ее безымянны. Но за каждым из них реально существующая точка зрения. И даже большинство слов, которые они произносят, принадлежит вполне реальным ученым.
Первый космолог: Я исхожу из того, что проблема бесконечности Вселенной сводится к вопросу о пространственной и временной конечности или бесконечности «Вселенной Фридмана», иными словами, Метагалактики. Проблема эта — чисто физическая, и решать ее следует в рамках теории однородной и изотропной Вселенной.
Второй космолог: То есть вы утверждаете, что Метагалактика — это и есть вся материя. Отождествляете «Вселенную Фридмана» со всем «материальным миром». Однако, на мой взгляд, для подобных утверждений нет абсолютно никаких оснований. И потому надо рассматривать такие космологические модели, которые «погружены» во внешний, так сказать, пространственный фон.
Первый космолог: Теория однородной изотропной Вселенной не нуждается ни в каком внешнем фоне. Метагалактика — это система наивысшего возможного порядка, она заключает в себе все пространство-время, и ее расширение — это расширение всей материи.