Коллектив авторов - Современная космология: философские горизонты

• Название: Современная космология: философские горизонты
• Автор: Коллектив авторов
• Издательство: Издательство «Канон+»
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-88373-257-7

Книга представляет собой исследование некоторых философских и эпистемологических проблем космологии. Проанализированы философские позиции классиков космологии XX века (А.А. Фридмана и др.), а также ряда выдающихся современных космологов. Космология вовсе не является одной из «иронических наук», какой ее иногда изображают. Физическая реальность в космологии проявляется как выраженная в языке науки фиксация результатов взаимодействия наблюдателя с исследуемым объектом (осуществляемым через средства и условия познания). Смысл этого понятия в контексте данного типа научной рациональности раскрывается истинной теорией. Показано, что космология, по сути, переходит от традиционных методов исследования к нетрадиционным, т. е. совершаются изменения в ее основаниях, навязываемые новыми типами исследуемых объектов. Отмечена необходимость коренного изменения смыслов традиционных понятий в космологии, таких как пространство, время, бесконечность. Проанализированы условия и границы их применимости в рамках новых космологических теорий. Особое внимание уделено новым фундаментальным понятиям, появившимся в космологии за последние годы: Мультиверс (Метавселенная), космологический вакуум, темная материя, темная энергия, ускоренное расширение Вселенной и др. По некоторым проблемам, находящимся на переднем крае современной космологии, ведется дискуссия между авторами книги. Сделана попытка показать эвристическую роль философии в осмыслении указанных проблем.

Книга рассчитана на философов, космологов и всех, интересующихся философскими проблемами современной науки.

---

Познакомимся теперь с проблемой логического и эмпирического оправданий ОТО и РТГ в плане исключительно космологических следствий этих теорий.

§ 3. Проблема логического и эмпирического оправданий ОТО и РТГ

В качестве космологического следствия ОТО рассматривают обычно фридмановскую модель Вселенной. Для её получения необходимо взять в правой части уравнений Эйнштейна такой тензор энергии-импульса-материи, в котором все его компоненты, за исключением компоненты временной, равны нулю. Приравнивание нулю тензорных компонент оправдывается предположением, согласно которому локально частицы материи покоятся относительно друг друга. При этом допускается пренебрежение и теми слагаемыми тензорных компонент, которые отображают натяжения между частицами материи. Всего этого, однако, недостаточно, чтобы получить модель расширяющейся Вселенной. Надо ещё сделать выбор глобальных координатных условий. Такой выбор даётся так называемым космологическим постулатом, который утверждает, что в пространственном отношении Вселенная однородна и изотропна. В геометрическом смысле это означает, что пространственный универсум Вселенной, изменяясь с течением времени, имеет повсеместно в каждый данный момент времени одну и ту же кривизну.

Наблюдатель, находящийся в такой Вселенной, должен довольствоваться не только локальной причинностью, но и ссылкой на нелокальное (мгновенное) дальнодействие, чтобы судить о том, что Вселенная действительно в каждый момент времени остаётся однородной и изотропной.

Другими словами, в своей модели Фридман помещает материю в «сопутствующую» систему отсчёта. Термин «сопутствующая» означает: находящаяся в процессе того изменения, которое отождествляется с расширением Вселенной. Тензор энергии-импульса вещества он ставит в зависимость только от времени.

С моделью Фридмана в конце концов стали связывать объяснение феномена красного смещения. Но попытка совместить её с эффектом Доплера приводит к логическому противоречию. Эффект Доплера имеет место лишь в том случае, если удаляющиеся друг от друга скопления галактик перемещаются в пространстве. Если же астрофизические объекты удаляются друг от друга из-за того, что расширяется само пространство, то эффект Доплера вообще наблюдать невозможно, поскольку и измерительные приборы (масштабные линейки) будут изменяться по тем же самым законам, которые управляют изменением пространства. Тут нам могут возразить, что когда мы пользуемся для измерения «масштабной линейкой», то надо иметь в виду, что она-то определяется свойствами микропространства, которое не «растягивается» согласно общему космическому закону расширения вселенского пространства. Такие возражения основаны на недоразумении. Речь ведь идёт о различии в длине волн, которые изменяются из-за эффекта Доплера. А это изменение не имеет отношения к локальным свойствам микропространства.

Согласно логическому закону Дунса Скотта, из логического противоречия следует всё, что угодно, как истина, так и ложь. Поэтому в современной космологии, основанной на решении уравнений ОТО, возникает бесконечная теоретическая путаница. Противоречивая теория не предсказывает эмпирические факты — сделать этого она не может, — а подстраивается под них. Всё это касается таких наблюдаемых фактов, как анизотропия реликтового излучения, обнаруженная, в результате астрофизических наблюдений, ускорение расширения Вселенной и пр.

Как уже было сказано выше, в РТГ Логунова феномен красного смещения объясняется гравитационным эффектом. Согласно решению уравнений, составленных по правилу сочетания двух метрических тензоров, материя во Вселенной, при рассмотрении её в крупномасштабном плане, покоится; претерпевает циклическое изменение во времени гравитационное поле. Наличие этого циклического процесса объясняется тем, что гравитоны обладают собственной массой, которая оценивается величиной порядка 10-66 г. Когда Вселенная находится в фазе уменьшения интенсивности гравитационного поля, электромагнитный сигнал, приходящий из некоторой удалённой точки r Вселенной в точку r0, в которой расположен наблюдатель, попадает в то место пространства, где частоты электромагнитных излучений оказываются выше соразмерно той длительности, которая требуется для распространения сигнала из точки r к точке r0. Отсюда частотная разница в стандартном спектре и спектре приходящего издали сигнала. Как видим, автор РТГ представил гениальное, по простоте, объяснение и количественное описание феномена красного смещения.

РТГ, однако, тоже не свободна от ряда отмечаемых космологами недостатков. Первое замечание связано с происхождением колебательного процесса во Вселенной и его частотой. Полагаю, что данный недостаток теории Логунова нетрудно устранить при другом выборе естественной геометрии. Второе возражение против РТГ связано с энтропией. Критики замечают, что сингулярности в ОТО типа чёрных дыр или «первоатома» Вселенной позволяют убирать из неё энтропийный хаос. На сингулярности смотрят как на механизм, позволяющий избежать тепловой смерти Вселенной. Колебательный же процесс в модели Логунова приводит к неизбежному рассеянию энергии. Но она не описывает процесс, противоположный хаотизации, процесс антиэнтропийный.

Как мне представляется, можно избежать обоих затруднений, заключённых в РТГ, если иначе выбрать исходные координатные условия и учесть, что в геометрии Лобачевского имеются мнимые геодезические линии. Геометрическая интерпретация специальной теории относительности устанавливает, наряду с мнимой протяжённостью, мнимую временную длительность, которым соответствуют антиэнтропийные состояния движения (см. статью В. Варичака[155] и статью Л.Г. Антипенко[156]).

Итак, из трёх типов пространства, обладающих естественной геометрией, Логунов взял псевдоевклидово пространство (пространство с нулевой кривизной). Если бы выбор пал на пространство Лобачевского, сразу стало бы ясно, откуда появляется регулярность в пространстве и цикличность во времени (имеется в виду вселенская цикличность). Пространство Лобачевского отличается от псевдоевклидова пространства тем, что его основные характеристики связаны с абсолютной длиной, с константой Лобачевского к. Изоморфное отображение группы Пуанкаре-Лоренца в пространство Лобачевского позволяют связать абсолютную длину к с темпом осцилляции Вселенной. Можно показать, что трёхмерная однородная группа Пуанкаре-Лоренца и группа движений в геометрии Лобачевского изоморфны. Предельно элементарный и наглядный способ демонстрации данного изоморфизма дан в статье В. Варичака.

Но главный недостаток теории Логунова с её космологическими следствиями связан, по моему мнению, с решением вопроса о существовании в космическом пространстве чёрных дыр. Логунов отрицает их существование. Какие-то сомнения в подтверждении факта их существования посредством эмпирических данных, получаемых посредством астрономических наблюдений, всё еще остаются. Однако достаточно большой вес имеют те доводы в подтверждение гипотезы о чёрных дырах, которые основаны на теоретических и полуэмпирических соображениях, развитых в значительной мере ещё в ньютоновской теории тяготения.

В рамках специальной теории относительности чёрная дыра предстаёт сингулярной точкой на мировой линии в четырёхмерном пространстве-времени. Напомним, что мировая линия совпадает (с точностью до константы с) с собственным временем эволюционирующего объекта. В релятивистской квантовой механике для явления «обрыва» мировой линии в сингулярной точке имеется полноценная аналогия. Это — скрытое движение частицы (электрона), выявляемое при полном решении квантово-релятивистского уравнения Дирака. Полноценность аналогии состоит в том, что и в одном, и в другом случае имеет место трансформация вещественных величин временной длительности и протяжённости в величины мнимые.

При полном решении квантово-релятивистского уравнения Дирака выясняется, что процедура измерения (коллапс волновой функции) приводит к двум разным результатам, которые интерпретируются двумя различными видами трансформации времени. В одном результате выявляется энтропийная компонента времени, в другом — антиэнтропийная. (Элементарнейшие соображения на этот счёт изложены в работе, значащейся под ссылкой 2 на с. 181). Анналогия с редукцией волновой функции, рассматриваемой в релятивистском варианте, свидетельствует о том, что состояние астрофизического объекта, именуемого чёрной дырой, не является безысходным. Ему должно соответствовать противоположное состояние, которое иногда называют «белой дырой».