Когда в 1915 году Эйнштейн сформулировал свое знаменитое уравнение общей теории относительности и с успехом применил его для объяснения долго существовавшего противоречия в движении Меркурия, отклонении световых лучей в гравитационном поле Солнца и гравитационного красного смещения линий в солнечном спектре, он решил использовать теорию для описания Вселенной как целого.
Еще великий Исаак Ньютон, открывший закон всемирного тяготения, первым поставил вощюс о стабильности космоса. Если каждая часть материи во Вселенной притягивает каждую другую часть силами гравитации, почему вся Вселенная не коллапсировала в бесформенную массу? Эйнштейн думал, что его усовершенствованная теория гравитации могла бы успешно справиться с этим парадоксом Ньютона и таким образом обеспечить стабильность космоса. В качестве первого шага Эйнштейн предложил математическую теорию, которая, казалось, доказывала, что вопреки опасениям Ньютона Вселенная могла бы быть стабильной со всеми ее массами, остающимися неподвижными в их первоначальных положениях. Тогда он приступил к поиску такого распределения масс, которое могло привести к стабильной Вселенной, неизменной во времени. Но при этом он пришел к неожиданной трудности: не было мыслимого распределения масс, которое могло бы обеспечить условие стабильности. Это был логический парадокс типа:
а) если Вселенная существует, она должна быть стабильной;
б) не может быть никакой стабильной Вселенной, следовательно:
а + б Вселенная не существует.
Конечно, Эйнштейн не заходил так далеко, а просто заключил, что основное уравйение общей теории относительности неприменимо ко Вселенной и должно быть изменно. И действительно, он нашел, что ситуация может быть спасена, и Вселенная избежит неминуемого коллапса, если его первоначальное уравнение расширить добавлением еще одного члена, который стал известен как «космологический член». Правда, новый член имел очень странную физическую интерпретацию, изображая отталкивающую силу, которая растет с расстоянием между двумя объектами и зависит от массы только одного из них. Но чего не сделаешь ради спасения Вселенной! Это привело к знаменитой эйнштейновской модели стабильной сферической Вселенной, введенной им в 1917 г.
Изучая публикации Эйнштейна по этому поводу с чисто математической точки зрения, Фридман заметил, что Эйнштейн сделал ошибку в своем доказательстве, что Вселенная обязательно должна быть стабильной во времени. Студентам, изучающим высшую алгебру, хорошо известно, что обе части уравнения можно разделить на любое число, отличное от нуля. Однако в ходе своего доказательства Эйнштейн делил обе части одного из своих промежуточных уравнений на сложное выражение, которое при определенных условиях могло быть нулем.
В случае, однако, когда это выражение становится равным нулю, доказательство Эйнштейна не справедливо, и Фридман понял, что это открывает целый новый мир зависящих от времени вселенных: расширяющихся, коллапсирующих и пульсирующих. Таким образом, первоначальное гравитационное уравнение Эйнштейна было правильным, а изменение его было ошибкой. Много позже, когда я обсуждал космологические проблемы с Эйнштейном, он заметил, что введение космологического члена было самым большим промахом, который он когда-либо сделал в своей жизни. Но этот промах, отвергнутый Эйнштейном, все еще иногда используется космологами даже сегодня, и космологическая постоянная, обозначаемая греческой буквой Λ (лямбда), поднимает свою гадкую голову все снова и снова.
Фридман написал о своих находках Эйнштейну, но не получил никакого ответа. Случилось так, что физик-теоретик из Ленинградского университета профессор Юрий Крутков получил разрешение на поездку в Берлин, что было вовсе не так просто сделать в первые послереволюционные годы в России. Фридман попросил Круткова сделать попытку повидаться с Эйнштейном и поговорить с ним об этом. В результате состоявшегося разговора Эйнштейн написал Фридману короткое, но несколько сердитое письмо, согласившись с его доводами.
Фридман опубликовал свою статью в 1922 г. в немецком журнале Zeitschrift fur Physik, открыв тем самым новую эпоху в космологии.
В том же году американский астроном Эдвин Хаббл из обсерватории Маунт Вилсон доказал, что так называемые спиральные туманности в действительности исполинские звездные галактики, летящие в пространстве далеко за пределами границ Млечного Пути, а ранее наблюдавшееся красное смещение линий в их спектрах должно интерпретироваться как результат их взаимного удаления. Дальнейшие данные наблюдений обеспечили неопровержимое доказательство теории расширяющейся Вселенной, теоретическое обоснование которой начал Фридман. Но он не дожил до того, чтобы принять участие в развитии своей идеи. Во время одного из полетов на свободном метеорологическом аэростате Фридман серьезно простудился, что привело к пневмонии и смерти.
Сообщение от Юрист
Текст свернут. нажмите + чтобы посмотреть
Ваши права
Ответить с цитированием