Звездочёты. 100 научных сказок - Николай Николаевич Горькавый

трудовой пот со лба. Всё-таки далеко не каждый день получаешь модель целого мира, да ещё такую красивую: неподвижную и без черепах со слонами.

– Вселенная не в зоопарке – это уже хорошо! – одобрила Галатея.

– Отдохнув, довольный Эйнштейн опубликовал работу по космологии Вселенной в своём любимом физическом журнале.

Но через некоторое время почтальон принёс ему журнал со статьей русского математика и метеоролога Александра Фридмана. Он утверждал, что эйнштейновская модель Вселенной нестабильна – как карандаш, стоящий на острие. Да, все силы, действующие на него, уравновешены, но стоит только отпустить руку, удерживающую карандаш, как он упадёт. Так и мир Эйнштейна не может находиться в равновесии – он должен или сжиматься, или расширяться, или пульсировать. Наблюдения Слайфера уже доказали, что галактики – разбегаются. Значит, Вселенная расширяется и не вечна, а имеет вполне определённый возраст: время, прошедшее с начала расширения. Фридман оценил возраст Вселенной в десять миллиардов лет.

Космолог Эйнштейн расстроился, прочитав статью метеоролога Фридмана, – всё-таки не каждый день твою любимую модель мира хотят разрушить. Но самым могучим оружием теоретиков является математика – и Эйнштейн, вооружившись ею, стал искать ошибку в расчётах русского учёного.

И он её нашёл!

В следующем же номере физического журнала Эйнштейн опубликовал заметку, где заявил, что результат Фридмана кажется ему подозрительным и основанным на ошибке.

Фридман прочитал ответ Эйнштейна, тоже расстроился (а кому понравится, что его ловят на ошибке?!) и тоже достал своё главное оружие – ручку и листок бумаги (голова у теоретика и так всё время с собой) – и стал искать ошибку в расчётах Эйнштейна.

И он её нашёл!

– Если они оба нашли ошибку в расчётах друг друга, то кто из них оказался прав? – обеспокоилась Галатея.

– А вот сейчас узнаешь. Фридман был очень хорошим математиком – первую свою научную статью в престижных немецких «Математических анналах» он опубликовал сразу после школы. Когда он в 1910 году закончил математическое отделение Петербургского университета, то был оставлен на кафедре математики для подготовки к профессорскому званию. Фридман был прикладным математиком – он активно «прикладывал» свои математические знания к метеорологии, атмосферным течениям и турбулентности. Он летал на дирижаблях и воздушных шарах, а во время войны – участвовал в боевых вылетах русской авиации. После революции Фридман работал в Главной геофизической обсерватории и был редактором «Журнала геофизики и метеорологии».

Вскоре Эйнштейна посетил физик из России Крут-ков, который передал ему письмо Фридмана, где тот доказывал, что Эйнштейн ошибся в своих контррасчётах.

Эйнштейн был настоящим учёным, который не боится признаться в своей неправоте. Убедившись в своей ошибке, он опубликовал в журнале заметку, что он ошибся, а Фридман прав.

– Какой честный человек, этот Эйнштейн, ради правды не побоялся разрушить свою красивую модель Вселенной! – с удовольствием отметил Андрей.

– Да, это означало, что прежняя стационарная космология неверна. И на свет из уравнений Эйнштейна стараниями Фридмана появляется новая, динамическая Вселенная – молодая и нестабильная. И оценка Фридманом её возраста оказалась очень близка к современным данным! Более того, Александр Фридман показал, что в разлетающейся Вселенной, чем дальше галактика, тем быстрее она улетает от земного наблюдателя. Именно этот факт позже доказал Хаббл.

Это была подлинная революция в миростроении! Фридман доказал, что наблюдаемая Вселенная не вечна, беспокойна и находится в полёте.

– Аналогичную революцию совершил Коперник, толкнув неподвижную Землю! – напомнил Андрей.

– Верно, – согласилась Дзинтара.

– Фридман заболел и умер в 1925 году в возрасте тридцати семи лет, успев внести в мировое здание науки неоценимый вклад. У Фридмана остался ученик Георгий Гамов, которому тоже будет суждено сделать важное усовершенствование модели Вселенной. Но это уже совсем другая история.

После работ Фридмана учёные долгое время думали, что окончательная модель расширения Вселенной найдена, и космологии осталось только уточнить возраст Вселенной. Но звёзды – особенно сверхновые звёзды – посмеялись над этими людскими надеждами. Сверхновые, эти вспыхивающие маяки космоса, позволили расшифровать свои сигналы, и в 1998 году сразу две группы астрономов – под руководством Шмидта и Перлмуттера – объявили, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением.

«Кошмар!» – не поверили им теоретики.

Эта новость наблюдателей противоречила общим теоретическим представлениям, по которым следовало, что разлёт Вселенной замедляется – как движение камня, подкинутого вверх.

Кто из мальчишек, швыряющих камни в пруд, предполагает, что брошенные булыжники будут ускоряться и улетать в космос?

– Таких идиотов я ещё не встречал! – рассмеялся Андрей.

– Но именно такое неприличное поведение демонстрирует насмешливая Вселенная.

Космологи забыли спокойные времена и углубились в новую проблему. Как ведёт себя ускорение Вселенной? Уменьшается ли оно со временем или растёт? Будет ли Вселенная разлетаться вечно или она в какой-то момент остановится?

Особенно измучил астрономов вопрос: ЧТО заставляет Вселенную ускоряться?

Кто-то для объяснения этого эффекта вводит новые физические силы или пространственные размерности. Кто-то предполагает, что сам вакуум – вернее его странная отрицательная энергия – вмешалась в жизнь Вселенной и изменила её.

– Что такое отрицательная энергия? Энергия, на которой можно заморозить чайник? – спросила Галатея, высоко подняв брови.

– Физического смысла отрицательной энергии никто не знает, но ею должно обладать гравитационное поле, если мы хотим спасти закон сохранения энергии. А может быть, трудности в понимании мироздания возникли из-за того, что учёные-гравитационисты отвергли смелую трактовку Эддингтона – Эйнштейна, в которой они отказались от закона сохранения энергии?

Нет окончательного ответа на эти вопросы. Наблюдатели ловят в телескопы всё более далёкие сверхновые звёзды, которые должны со временем прояснить вопрос об изменении ускорения далёких галактик. Теоретики терзают свои головы и компьютеры в поисках причины ускорения разлёта нашего мира.

Кроме того, Эйнштейн доказал, что гравитационное притяжение – это лишь проявление искривлённого пространства, но до сих пор нет ответа на вопрос следующего уровня: ПОЧЕМУ возле Земли и других гравитирующих тел пространство искривляется?

Ответы на многие загадки нашего мироздания ещё не найдены.

Может, их найдёшь ты, читатель?

– Я их первая найду! – заявила Галатея и погрозила кому-то крепким розовым кулачком.

Примечания для любопытных

Турбулентность – квазибеспорядочное, часто вихревое движение жидкости или газа: например, плывущий корабль оставляет за собой турбулентную дорожку. Это явление описывается очень сложными математическими моделями и до сих пор плохо изучено.

Александр Алексеевич Фридман (1888–1925) – петербургский математик и метеоролог. Показал, что уравнения Эйнштейна описывают нестационарную Вселенную, и получил знаменитые решения этих уравнений.

Юрий Александрович Крутков (1890–1952) – физик-теоретик. В 1922 году получил стипендию Рокфеллеровского фонда для поездки