Космология и космогония
Е - Естествознание, философия и науки о человеческом по­ведении в Советском Союзе

К сингулярному состоянию может быть с полным пролом отнесено следующее высказывание Ф. Энгельса о первичной туманности Канта: «...материя до этой первоначальной туманности прошла через бесконечный ряд других форм».

В. В. Казютинский, советский философ, 1979

Вопросы о конечности или бесконечности объема Вселенной, законах ее эволюции во времени и им подобные не являются философскими и должны решаться в свете данных астрономических наблюдений и современной физики.

В. Л. Гинзбург, советский астрофизик, 1980

Ясно, что выводы космологии имеют большое мировоззренческое значение.

И. Д. Новиков, советский астрофизик, 1983

Различные ответы на основные вопросы, которые космология и космо­гония задают о происхождении и структуре Вселенной, всегда содержали следствия для философских и религиозных систем. Обычно связи между эмпирическими исследованиями Вселенной, с одной стороны, и метафизи­ческими системами — с другой, были значительно менее непосредственны­ми, чем это предполагалось защитниками или оппонентами этих систем, но тем не менее имели место напряженные споры. Довольно трудно пред­ставить, например, какое-либо научное доказательство, которое могло бы «подтвердить» или «опровергнуть» позицию человека, заявляющего о существовании Бога и имеющего в распоряжении аргументы хотя бы уме­ренной степени изощренности. Сходно с этим было бы трудно представить подтверждение или опровержение позиции просвещенного материалиста, утверждающего об исключительно естественном происхождении и эволю­ции космоса. Тем не менее отдельные виды доказательств со временем заметно повлияли на правдоподобность версий этих различающихся аргу­ментов, и они, в свою очередь, развивались, отвечая на брошенные им вызовы. Здесь мне хотелось бы рассмотреть реакцию отдельных совет­ских астрономов и философов — тех, которые активно защищали пози­ции диалектического материализма,— на астрономические факты послед­них десятилетий. Эта попытка потребует краткого обзора наиболее важ­ных открытий астрономов, а также нескольких возникших в результате этого гипотез.


Хотя современные космологические теории часто обсуждаются в попу­лярных статьях так, как будто существуют только две соперничающие мо­дели — «большой взрыв» и «стационарное состояние»,— в последние 60 лет было предложено гораздо больше моделей, из которых более де­сятка получили признание среди космологов, достаточное для того, что­бы иметь общепризнанные названия. Авторы всех моделей были вынуж­дены принять во внимание несколько фундаментальных теоретических построений и астрономических открытий, которые являются совершенно новыми для нашего века. Наиболее важной теоретической новацией была общая теория относительности, выдвинутая Эйнштейном в 1916 г. В проти­воположность ньютоновской концепции бесконечной Вселенной, локали­зованной в Евклидовом пространстве, теория Эйнштейна предложила оп­ределение метрики пространственно-временного континуума посредст­вом материи, существующей во Вселенной. Однако, вместо того чтобы постулировать уникальное пространство-время, уравнения Эйнштейна скорее открыли дорогу нескольким типам пространств с различными зна­ками кривизны: положительным (геометрия Римана), нулевым (геомет­рия Евклида) или отрицательным (геометрия Лобачевского). Выбор среди этих трех типов будет делаться на базе недостаточно определенных характеристик материи во Вселенной, особенно ее средней плотности. Определение средней плотности материи в целой Вселенной было явно не­возможным, так как в любой момент времени человек может видеть Все­ленную лишь на определенном протяжении. Более того, в этом столетии многие основные измерения, с которыми было связано вычисление плотно­сти, такие, как расстояния до звезд и туманностей, были в высшей степени ненадежными; в нескольких случаях они были в действительности ради­кально пересмотрены. Таким образом, определение средней плотности материи было слишком трудной задачей.

Наиболее важным астрономическим открытием, волнующим космоло­гию до сих пор в нашем веке, был сдвиг линий спектра внегалак­тических туманностей в сторону красной части спектра. Это явление было впервые отмечено В. М. Слайфером в 1912 г., но было тщательно исследо­вано Эдвином Хабблом в 20-х годах. Хаббл и М. Хьюмасон сформулиро­вали в 1928 г. соотношение между красным смещением и расстоянием, что впоследствии было названо законом Хаббла. Это хорошо известное, но иногда неправильно понимаемое соотношение показывает, что красное смещение отдельной туманности прямо пропорционально расстоянию до туманности от наблюдателя. Интерпретированное в свете эффекта Допп­лера, красное смещение дает большую скорость удаления отдаленной туманности; в некоторых случаях эта скорость составляет достаточную часть скорости света. Хаббл был осторожен в применении интерпретаций, связанных с эффектом Допплера, но если такое применение осуществлено, то закон может пониматься как утверждение: скорость удаления туман­ности прямо пропорциональна ее расстоянию от нас. Эта интерпретация получила возрастающее признание среди астрономов и космологов во всем мире. Она является основой различных космологических моделей расши­ряющейся Вселенной. Когда такая модель сопровождается гипотезой об изначальном взрыве, а также о моменте, когда расширение началось, то модель принимает тип «большого взрыва».

Сразу после второй мировой войны была разработана Г. Бонди, Т. Гол­дом и Ф. Хойлом модель стационарного состояния. Она изначально была создана как попытка преодолеть конфликт между временной шкалой га­лактики и самой Вселенной, который получался согласно моделям боль­шого взрыва. Однако вскоре теория стационарного состояния приобрела собственное логическое обоснование, которое стало для многих космоло­гов убедительным, когда изначальная напряженность конфликта ослаб­ла. В то время как все релятивистские модели были основаны на космоло­гическом принципе (Вселенная одинакова по всем направлениям), модель стационарного состояния была основана на том, что ее приверженцы на­зывали совершенным космологическим принципом (Вселенная одинакова не только по всем направлениям, но и в любой момент времени). Красное смешение входило в эту модель посредством предположения, что все га­лактики удаляются друг от друга в соответствии с соотношением Хаббла, но что стационарное состояние распределения материи сохраняется, не­смотря на это «разбегание» в результате постоянного творения материи на месте старых галактик, которые это место покинули. Это нарушение за­кона сохранения материи не было обнаружено учеными, по словам защит­ников стационарного состояния, так как оно происходило чрезвычайно медленно, за пределами уровня ошибок человеческого эксперимента (как это выразил Бонди, «теория стационарного состояния предсказывает тво­рение в пространстве размером со среднюю гостиную всего лишь одного атома водорода в несколько миллионов лет»[687].

Модель стационарного состояния имеет то преимущество, что она бес­конечна во времени; из этой модели следует, что не было «сингулярного состояния», когда вся материя Вселенной была спрессована в одну ком­пактную массу, не было «рождения» Вселенной, как называют этот момент некоторые космологи. У нее есть и серьезный недостаток — нарушение од­ного из наиболее фундаментальных законов физики: закона сохранения материи и энергии (вследствие гипотезы о творении материи). Поэтому эта модель стала центром заметных споров во всех странах. Тем более, что проверяемость гипотезы благоприятствовала решению этих споров. Ее допущение, что Вселенная была всегда одинаковой во времени, могло быть проверено путем наблюдения очень удаленных галактик, которые «удале­ны во времени»; ее допущение, что все элементы могут быть синтезиро­ваны в настоящее время (тяжелые элементы создали здесь некоторые проблемы), также могло быть подвергнуто исследованию; и ее отрицание изначального взрыва могло быть проверено посредством поиска доказа­тельств этого катаклизма. Эти усилия были предприняты в последние де­сятилетия; общим результатом их было поражение защитников теории стационарного состояния, которую стало все труднее поддерживать. Версия гипотезы «большого взрыва» сейчас принята подавляющим боль­шинством космологов.

Для того чтобы не тратить больше времени на описание космологи­ческих моделей, я приведу схематическое их описание, к которому буду позже обращаться при обсуждении советских воззрений. Так как многие модели имеют общие положения, то довольно трудно было распределить все модели по отдельным категориям, но я попытался это сделать [688]. Мож­но проследить сложность этой проблемы, заметив, что нижеприведенная


Упрошенная категоризация включает четыре варианта теории большого взрыва (Па, Пв, Ile, П1с) и три варианта теории стационарного состояния (в разделе VI), не говоря уже о других

I. Статическая

A) эйнштейновские уравнения 1915 г.,

B) Эйнштейн (с космологическим членом Д/), 1917 г.

II. Расширяющиеся модели без космологического члена (k)[689]

A) подпись: основаны на работе а. а. фридмана, 1922 г.Эйнштейн—де Ситтер, 1932 г.

B) циклоидальная

C) гиперболическая

(1) осциллирующая без сингулярного состояния.

III. Расширяющиеся модели с космологическим членом (>,)

A) Эйнштейн (как модификация Эддингтона, 1930 г.),

B) де Ситтер, 1917 г.,

C) Эддингтон (основываясь на 1Ь), с1) Леметр, после 1927 г.,

Е) бесконечное сжатие — бесконечное расширение.

IV. Расширяющиеся и вращающиеся

А) О. Гекман и другие, основываясь частично на работе Гёделя, 1949 г.

V. Кинематическая относительность а) Милн, 1935 г.

VI. Стационарное состояние

A) Бонди—Голд—Хойл, 1948 г. (модификация III Ь),

B) электрическая Вселенная, Литтлтон-Бонди, 1960 г.,

C) Хойл—Нарликар, 1963 г.

Многие зарубежные обсуждения советской космологии сосредото­чивались на наиболее элементарных и догматических источниках. Перед смертью Сталина появилась значительная советская литература с чрез­вычайно простой посылкой: любая интерпретация Вселенной, аргумен­тирующая в пользу божественного вмешательства, автоматически непри­годна [690]. Эта непригодность обычно утверждалась без какого-либо серьез­ного рассмотрения научных достоинств данной интерпретации или воз­можности того, что ее научное ядро может выдвигаться без особых тео­логических обертонов отдельными европейскими и американскими авто­рами. В итоге многие известные зарубежные астрономы и физики, такие, как Джеймс Джинс, Артур Эддингтон, Г. Е. Леметр, Ф. Хойл, Г. Бонди, Т. Голд, О. Струве, К. Ф. фон Вайцзеккер и Барт Бок, время от времени обвинялись в «идеализме», «мистицизме» и «поповщине». Легко просто высмеять эти выпады советской пропаганды (а многие из них того за­служивают), но необходимо признать то, что некоторые из упомянутых выше авторов — далеко не все, разумеется,— действительно вносили ре­лигиозные элементы в свои астрономические сочинения. Так, Джинс рас­суждал о «персте Бога», направившем движение планет по орбитам, и это было чем-то большим, нежели просто ярким образным стилем изло­жения. В другом случае аббат Леметр часто ссылался на «рождение Вселенной» перед началом ее расширения, и эти его ссылки, вероятно, имеют связь с религиозной верой ’. В некоторых случаях утверждения были слишком сильными, чтобы их можно было просто отбросить; таким было замечание Э. Т. Уиттекера: «Это проще — постулировать творение ех шИПо, действие Божественной Воли для построения Природы из ни­чего»[691]. Не только советские идеологи были обеспокоены некоторыми из этих высказываний, как писал британский астроном В. Боннор, «вполне можно понять тот энтузиазм, с которым некоторые теологи восприняли идею о сотворении Вселенной 10 000 миллионов лет назад. Здесь было свободное место для Бога, которое они искали. Архиепископ Ушер ошиб­ся на несколько лет при датировке, но его идея была верной, когда он сказал, что Бог сотворил мир в 4004 г. до н. э.

К несчастью, некоторые космологи были благожелательно настроены к таким установкам. Это кажется мне довольно предосудительным по следующей причине. Это дело науки — предлагать рациональные объяс­нения событий в реальном мире, и любой ученый, который для объясне­ния чего-либо прибегает к Богу, не справляется со своей работой. Это также приложимо к началу расширения, как и к любому другому собы­тию. Если объяснение сразу не получается, ученый может отложить вы­вод; но если он действительно ученый, то он будет всегда утверждать, что в конце концов рациональное объяснение будет найдено...

Со стороны части космологов наблюдалось удивительное нежела­ние это делать, о чем я уже упоминал, и они предпочитали связывать син­гулярность в уравнениях с Богом. Но я утверждаю, что с научной точки зрения это непростительно...»[692].

Если использование религиозных метафор и даже умышленное вве­дение религиозных элементов имело место в работах отдельных запад­ных космологов, то сходный порок искажения аргументов во имя воинст­вующего атеизма был еще более частым в Советском Союзе до конца 50-х годов. Когда авторами таких статей были идеологи, слабо знающие математику, результаты оказывались ошибочными с точки зрения есте­ствознания. Одним из наиболее частых аргументов было утверждение, что диалектическому материализму соответствует лишь бесконечная Вселенная. С исторической точки зрения связь пространственной беско­нечности с современной Наукой, конечно, очень тесная; эта ассоциация проявляется, например, в самом названии книги выдающегося историка науки Александра Койре «От закрытого мира к бесконечной Вселенной»'. Религия была настоящим препятствием в определенные моменты для теории бесконечной Вселенной (хотя нельзя забывать, что для Ньютона в бесконечной Вселенной с абсолютным пространством и временем под­разумевалось скорее присутствие Бога, чем его отсутствие)[693]. Из-за этой ассоциации многие оппоненты религии как в Советском Союзе, так и за рубежом находили релятивистские закрытые модели Вселенной непод­ходящими. Важным отличием, однако, было то, что закрытые космологи­ческие модели XX в. были четырехмерными, в то время как конечные модели средневековой схоластической мысли были трехмерными, ограни­ченными фиксированными звездами («хрустальные сферы» не всегда по­нимались буквально схоластическими мыслителями, но идея ограничен­ного пространства существовала). Основой для соединения конечной Вселенной с религией была эта историческая ассоциация — не пол­ностью заслуживающее доверия основание. Напрашивается мысль о том, что диалектические материалисты имели не больше логической необхо­димости требовать бесконечную Вселенную, чем средневековые теологи для требования конечной (или, по этой же причине, современные зару­бежные астрономы для допущения начала во времени). Соответственно советские космологи имели все причины быть осторожными, критикуя конечные модели с позиций, находящихся за пределами науки. В то время как немногие астрономы и математики очень четко представляли себе причины для такой осторожности, общая идеологическая антипа­тия по отношению к конечным моделям была очень сильной. Уже в 1955 г. один советский автор отмечал в астрономическом журнале: «Марксист­ско-ленинская доктрина о бесконечной Вселенной является фундамен­тальной аксиомой в основании советской космологии... Отрицание или избегание этого тезиса... неизбежно ведет к идеализму и фидеизму, то есть, в конечном итоге, к отрицанию космологии и, таким образом, не имеет ничего общего с наукой»[694].

Вопрос о «рождении» Вселенной более спорен, чем вопрос о ее кон­фигурации, как это указано выше в замечании Боннора. Также как необ­ходимо соблюдать осторожность при рассмотрении вопросов космологии, существует несколько серьезных причин для непринятия понятия начала всего времени до тех пор, пока нет абсолютной для этого необходимо­сти. Более того, достаточно трудно представить условия, в которых та­кое понятие будет абсолютно необходимым. Советские критики теорий «большого взрыва» обычно, хотя бы в своих работах, выражали большую осведомленность об этих причинах, чем их зарубежные коллеги; они правильно отмечали, что гипотеза о рождении всей Вселенной (а не просто одной из ее фаз или частей) была связана с религиозными взглядами. Эти советские авторы теряли, однако, свое философское преимущество в этом вопросе, распространяя свои аргументы далеко за пределы, необ­ходимые для предотвращения приверженности понятию абсолютного начала Вселенной

Наиболее интересное исследование некоторых из этих вопросов мо­жет быть найдено в работах нескольких признанных советских естество­испытателей; они будут обсуждаться в следующих разделах.