Космос Эйнштейна оказался бесконечным

Альберт Эйнштейн, как звали служащего патентного бюро, бросил вызов самому сэру Исааку Ньютону, заявив, что существуют гравитационные волны.
Почтовая открытка

«Дорогая мама! Сегодня у меня счастливые новости. Лоренц <Хендрик Лоренц, голландский физик (1853–1928), нобелевский лауреат 1902 года> телеграфировал мне, что британская экспедиция подтвердила дефлексию-отклонение света солнцем». Столь восторженно в 40 лет, пусть и в письме родной матери, которая вряд ли что понимала в этих самых «дефлексиях», можно писать только в случае подтверждения дела всей твоей жизни, что и случилось в 1919 году на одном из островов далекого Гвинейского залива. Туда «в погоне» за максимально выраженным солнечным затмением отправилась экспедиция Артура Эддингтона (1882–1945), внесшего достойный вклад в «практическую» астрономию, определив массу и температуру, координаты и расстояние многих звезд.

Но британец, удостоенный за свои научные результаты высокого звания сэра, был не чужд и теоретической физики. Подобно хорошему английскому сеттеру, он за три года до своей африканской экспедиции сделал стойку на мало кому понятную статью неизвестного тогда представителя швейцарского патентного планктона по имени «Каменев» – Еin Stein. Эддингтон сразу понял, что предлагавшаяся вниманию ученого сообщества общая теория относительности (ОТО) станет краеугольным камнем новой релятивистской физики.

Альберт Эйнштейн, как звали служащего патентного бюро, бросил вызов самому сэру Исааку Ньютону, заявив, что существуют гравитационные волны. Силой своей энергии они взаимодействуют со временем и пространством таким образом, что последние два объединяются в нечто неразрывно целое, названное автором латинским слово «континуум» (соntinuum). Но это было бы ничего, если бы теоретик не постулировал искривление своего континуального пространства-времени, которое тем больше и сильнее, чем больше масса объекта.

Гравитационное искривление настолько сильно, что способно воздействовать на проходящий луч света, отклоняя его прямолинейное распространение в космосе. Реальное существование постулированного Эйнштейном отклонения-дефлексии и решил доказать представитель британской астрономии. О результатах, полученных в Гвинее, он сообщил Лоренцу, одному из авторитетнейших тогдашних физиков Европы. Голландец не преминул уведомить об этом успехе Эйнштейна, почему тот в момент написания письма матери и находился в возбужденном состоянии. Через какие-то два года автора письма «вызвали» в Стокгольм за Нобелевской премией по физике┘

В Берлине в феврале этого года в рамках уникальной выставки были представлены 46 страниц рукописи, начатой Эйнштейном в ноябре 1915 года в бедно обставленной квартирке. Статья, опубликованная на основе этой рукописи, увидела свет в мае следующего года и была озаглавлена «Основы Общей теории относительности». Исходя из положений своей теории, Эйнштейн сначала утверждал, что Вселенная расширяется, но затем «поправился», заявив о ее стационарности.

Далекий от европейских споров смелый американский астроном Эдвин Хаббл открыл знаменитое красное смещение далеких галактик, свидетельствующее об их разбегании и соответственно расширении Универсума. Так возникла головная боль всех практиков и теоретиков, которым было необходимо объяснить, откуда берется непонятная сила, лежащая в основе расширения, которое к тому же еще и ускоряется (одно из крупнейших астрономических открытий 1990-х). Пришлось «выдумывать» темные материю и энергию, объясняющие, почему Вселенная не сжимается под действием эйнштейновской гравитации.

Теоретики легко бы обошлись и без «темноты», если бы теория относительности была неверна и сила тяготения ослабевала бы с расстоянием. Но тот же телескоп Хаббла показал, что это не так и ослабевания гравитации не происходит. По крайней мере на расстояниях, сравнимых с масштабами нашей Галактики (Млечного Пути).

А что же дальше, нет ли там несоблюдения законов общей теории относительности? На этот вопрос попыталась ответить Рейна Рейес, сотрудница Принстонского университета, где долгие годы работал Эйнштейн. Используя результаты, полученные с помощью оцифрованной карты неба, Рейес проанализировала координаты, скорость и видимую – арраrent – форму 70 тыс. удаленных галактик, что физически невозможно при использовании оптических телескопов. Форма имеет большое значение, поскольку она может меняться под действием «гравитационных линз», то есть искривления хода светового луча под действием промежуточных галактик, расположенных на его пути.

Ученый исходила из того, что предположение о существовании темной материи исходит из слишком уж больших размеров Вселенной, где видимой материи вроде бы «не хватает». Чтобы минимизировать «воздействие» темной материи, Рейес свела гравитацию, рост и «собирание»-кластеринг последней к единой величине Еg, получив ее значение равным 0,39, что очень близко к 0,4, рассчитанному в рамках эйнштейновской теории.

«Посрамленные» противники Эйнштейна вынуждены признать результаты, полученные Рейес. «Либо нам придется доказать, что общая теория относительности неверна, – говорит один из них, – либо придумать новую физику, объясняющую существование темной энергии». Подобный настрой находится в противоречии с жизнеутверждающим названием опубликованной журналом Nature статьи Рейес и ее сотрудников: «Подтверждение общей теории относительности на больших расстояниях».

Напомним, что до сих пор противники Эйнштейна «спекулировали» на том, что релятивизм не соблюдается при достаточном удалении от Земли. Рейес же придерживается той точки зрения, что он лежит в основе космологии, хотя до настоящего времени подтверждения этому в космических масштабах и не было. Они же получили свою подтверждающую величину Еg на расстояниях в десятки мегапарсек – миллионов и миллионов световых лет (парсек – это более трех световых лет).

И все же ученый честно признает, что для окончательного утверждения правоты эйнштейновских основ космологии требуется увеличение точности расчетов в 100 тыс. раз! Для такого рывка простого оцифровывания небесного свода явно недостаточно. Поэтому правы оказываются и противники Рейес, утверждающие, что для этого потребуется создание новой физики. Но наука это уже, в общем-то, проходила, когда в творческих муках рождались и квантовая физика, и метод экспериментальной проверки теории относительности.

Одним из них является отслеживание жизненного цикла звезды, в ходе которого происходит вовлечение звездного газа в ее центральную «топку». Мы еще с трудом понимаем физику процессов, протекающих на нашем Солнце, тем большие проблемы связаны с гораздо более массивными звездами. В ходе смены жизненных фаз таких массивных звезд происходит изменение гравитационного спектра, наблюдение за которым открывает новые возможности в понимании природы тяготения.

Бельгийские ученые из Лувенского университета сосредоточили свое внимание на юной звезде с массой семь солнечных, что позволило им определить отклонения (флюктуации) ее гравитационного поля. Вполне возможно, что на основе подобных наблюдений и измерений удастся получить удобный космический зонд-«щуп», с помощью которого космологи близкого будущего сумеют «прощупать» применимость эйнштейновской теории гравитации – общей теории относительности – в бескрайних пределах Вселенной. Ведь ученые так хотят понять, что же такое сила тяготения. Поняв природу гравитационных волн, постулированных Эйнштейном, мы сможем – так хочется надеяться – создать наконец-то гравитолет, на котором так лихо рассекал герой Брюса Уиллиса в фильме «Пятый элемент».