По следам бесконечности

Вселенная для физика — это прежде всего тот объект, изучением которого он занимается в данный момент, теоретическую модель которого он может в настоящее время построить. И когда физик говорит «Вселенная», речь идет, так сказать, о «наблюдаемой Вселенной», чаще всего о нашей Метагалактике.
Но Метагалактика не обязательно весь мир, вся материя. Значит, она вполне могла иметь начало во времени и ни к каким идеалистическим или теологическим выводам это обстоятельство отнюдь не ведет. Так что тревога, поднятая авторами некоторых писем в «Комсомольскую правду», оказалась напрасной.
Но с другой стороны, вопрос о том, что же такое Вселенная с точки зрения современной космологии, представляет собой весьма сложную проблему. Проблему, которая имеет для космологии первостепенное значение.
Москва. Декабрь 1972 года. Конференц-зал Института философии Академии наук. Первый Всесоюзный симпозиум по философским проблемам астрономии. В центре внимания космология — наука о Вселенной в целом. На трибуне очередной докладчик — академик Г. И. Наан.
— Пятнадцать лет назад, — говорит он, — я знал в точности, что такое Вселенная и что такое космология, знал, что правильно и что неправильно. Теперь такой уверенности у меня нет и в помине.
Возможно, из полемических соображений академик несколько сгустил краски. Но в целом ситуация действительно такова. И в этом нет ничего плохого. Наоборот, как ни парадоксальна подобная ситуация, она свидетельствует о фундаментальном характере проблем, стоящих перед современной космологией. Например, академик Виталий Лазаревич Гинзбург считает, что принципиальными физическими проблемами являются именно те проблемы, которые обладают существенной неопределенностью.
— Космология, — подчеркнул Наан, — отличается существенной неопределенностью как объекта исследования, так и подходов к его изучению. А ее обобщения и экстраполяции нередко заходят весьма и весьма далеко. Возможно, это одна из причин распространенного недоверия к космологии.
Характерно, что такого мнения придерживаются многие другие крупные исследователи. Например, известный французский ученый Леон Бриллюэн в своей книге «Новый взгляд на теорию относительности» отнес космологию к области… научной фантастики.
Должно быть, подобные мнения возникают в какой-то мере как ответная реакция на некоторые действительно фантастические высказывания по космологическим вопросам. На симпозиуме произошел любопытный эпизод. Один из выступавших сообщил, что не так давно он прочитал в какой-то научной статье о том, что так называемое реликтовое излучение — это будто бы остаточное излучение, возникшее в будущем цикле развития звездной Вселенной, где течение времени должно быть обратным но сравнению с нынешним. На этом основании выступавший сделал вывод, что вообще к космологическим построениям следует относиться по меньшей мере с величайшей осторожностью.
После этого он посмотрел в сторону сидевшего за столом президиума академика Наана, известного своими работами по философским вопросам космологии, и с недвусмысленной улыбкой произнес:
— Надеюсь, я вас не задел?..
— Между прочим, недавно я тоже прочитал в одном журнале, — заметил в связи с этим академик Наан в своем докладе, — что спектры звезд, которые астрономы фиксируют на фотопластинках, в действительности таковыми не являются, так как спектральные наблюдения ведутся в ночное время, а в этот период, как известно, выпадает роса, которая и является подлинной создательницей «астрономических» спектров. Но было бы нелепо на основании подобного «утверждения» отказывать в доверии всей астрофизике.
Вообще отдельные неудовлетворительные или даже вовсе нелепые работы сами по себе не могут дискредитировать ту или иную область науки. Вероятно, таких работ намного больше, чем заслуживающих внимания. Невольно вспоминается одно из высказываний академика Л. Д. Ландау, отличавшегося сокрушительным остроумием:
— Плохие работы не портят науку. Если бы портили, то от науки давно ничего бы не осталось.
Но вернемся к космологии и к результатам космологических исследований. В какой же степени они заслуживают доверия?
Густав Иоганович Наан однажды остроумно заметил:
— Нередко говорят: «Космология доказывает, что Вселенная бесконечна (или конечна)». Но если отнестись к этому утверждению совершенно строго, то единственным вполне ясным словом во всей фразе является служебное слово «что». Что же понимается под «космологией», «бесконечностью», «доказательством» и «Вселенной», остается весьма неясным.
Все же попытаемся определить, что же такое космология и решением каких задач она занимается. Об этом на декабрьском симпозиуме говорил известный московский космолог А. Л. Зельманов.
Может быть, космология — это теория всей охваченной наблюдениями части Вселенной? Однако никакая часть Вселенной не может быть физически изолированной системой, а значит, и теорию любой части Вселенной нельзя строить без теоретического выхода за ее пределы.
Тогда, быть может, космология — это теория Вселенной как целого, то есть такой Вселенной, которая рассматривается во взаимоотношениях с любыми ее частями? Однако выводы подобной теории было бы абсолютно невозможно проверить наблюдениями. Наблюдениями можно проверить только выводы, относящиеся к той части Вселенной, которая доступна современным средствам астрономического исследования.
Так что же такое космология?
Для успешного ответа на этот вопрос, по мнению Зельманова, необходимо ввести различие между понятиями физического учения и физической теории. Учение — более общее понятие, чем теория. Теория — это такое учение, которое можно непосредственно проверить наблюдениями или экспериментами. Учение же может быть такой проверке и недоступно. В его основе могут лежать не конкретные факты или наблюдения, а основные физические теории и фундаментальные философские принципы.
Используя эту терминологию, Зельманов предложил следующее определение космологии:
«Космология есть физическое учение о Вселенной как целом, включающее в себя теорию всего охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной».
Непосвященному человеку может показаться, что идет никому не нужный спор о словах — и только: в конце концов ведь неважно, что и как называть, важны результаты. Но в том-то все и дело: чтобы получать успешные научные результаты, необходимо отчетливо представлять себе цели и задачи исследования, характер объекта или явления, которые подвергаются изучению. Иначе научный поиск неизбежно превратится в хаотическую азартную погоню за случайными открытиями.
Но если космология — это учение и, следовательно, ее выводы нельзя проверить наблюдениями, то где гарантия, что они отражают реальное положение дел? Может быть, все-таки прав Бриллюэн, и космология действительно не что иное, как научная фантастика?
Однако Зельманов считает, что проверочный критерий есть и для космологии. Этот критерий — практика. Практика в самом широком значении этого слова — как вся человеческая деятельность, включая создание и разработку научных теорий. А работает этот критерий так. Поскольку в основе космологии лежат основные физические теории, то при смене этих теорий теориями более общими, опирающимися на гораздо большее количество фактов, меняется и космология. Что-то в ней отбрасывается, что-то сохраняется и уточняется. Именно эти сохраняющиеся выводы и следует с достаточно большой степенью вероятности признать правильными.
Таково определение космологии, предложенное Зельмановым. Но и эта формулировка, к сожалению, не исключает той неопределенности объекта, о которой говорит академик Наан. Космология — учение о Вселенной. И мы снова приходим к тому же вопросу: а что такое Вселенная? Какой объект мы имеем в виду, произнося это слово? Какую именно материальную систему мы изучаем, решая вопрос о пространственной бесконечности или конечности Вселенной?
Казалось бы, самое простое решение вопроса — договориться о том, что «Вселенная — это все существующее». Такой точки зрения придерживался в свое время и сам академик Наан: