Первое затруднение, с которым встречаются сторонники теории расширяющейся вселенной, появляется благодаря существующему соотношению между расширением вселенной и превращением вещества в излучение. Мы уже указывали, что в конечной вселенной Эйнштейна свойства пространства-времени тесно связаны с содержащейся в нем материей. Но тогда перед теорией расширяющейся вселенной возникает вопрос, существо которого очень ясно передается в следующей интересной цитате из книги Поля Куде:[126]

«Это представление о конечной вселенной, — писал он, — имеет весьма близкое отношение к изучению происхождения и исчезновения вещества и его превращения в излучение. Размеры вселенной тем больше, чем больше число атомов, содержащихся в нем, но они не изменяются в зависимости от количества излучения. Когда исчезает один атом, то размеры вселенной уменьшаются; наоборот, когда излучение рождает один атом, то размеры вселенной увеличиваются. Если идет речь об одном атоме водорода, то изменения объема вселенной составляют величину порядка 1 куб. метра и, возможно, даже более».

Теории Леметра полностью перевернули эту прежнюю точку зрения. Действительно, они заставляют допустить, что непрерывно рассеиваемая в пространстве энергия вследствие аннигиляции вещества звезд «поглощается на самом деле работой, которая требуется для адиабатического расширения вселенной».[127] Если вселенная расширяется непрерывно, то это ведет к невозможности полного восстановления вещества благодаря превращениям излучения (возможно только частичное восстановление). Таким образом, мы далеки и даже очень далеки от постоянного возрождения миров, о котором мы говорили в предыдущей главе. В таком случае нам рисуется следующая картина будущего вселенной, несомненно, несколько удивительная, но довольно цельная: вещество превращается все более и более в излучение и энергия этого излучения идет лишь на непрерывное увеличение размеров вселенной. Энергия попросту рассеивается и угасает (фотоны, излученные звездами, совершают «кругооборот» во вселенной, постепенно теряя свою энергию).

К сожалению, положение становится более сложным, если возвращаться в прошлое и особенно, если мы хотим изучить более или менее подробно начальные условия в эпоху «творения», идея которого так дорога некоторым сторонникам теории расширяющейся вселенной. Подробное исследование первых работ о расширении вселенной показывает, что если вселенная находилась в таком начальном состоянии, как предполагают креационисты (материя и энергия были в покое), то «вначале» превращение вещества в излучение должно было бы привести не к расширению, а к сжатию вселенной. Как заметил сам Эддингтон, этот вызывающий сомнение пункт имелся в первых, работах Леметра. Конечно, бельгийский аббат посчитал разумным заменить эту неустойчивую вселенную Эйнштейна своим знаменитым первичным «атомом-отцом». Но несмотря на вздохи облегчения, которыми сопровождалась эта находка, следует признать, что соображения о начальном моменте остаются не менее туманными, чем они были в первой гипотезе.

Снова, как и в случае использования принципа Карно, мы приходим к противоречиям, которые кажутся неразрешимыми. Если мы познакомимся несколько ближе с источником этих противоречий, мы видим, что они возникают вследствие более или менее открытого принятия идеи о необходимости творения или, по крайней мере, некоторого «начала вещей мира». Пока вопрос об этом начале остается в стороне, эти гипотезы, несмотря на свою рискованность, не вызывают особых сомнений, но как только мы приближаемся к таинственной эпохе «начала вселенной», все рушится. Но нельзя не напомнить о том, что математические теории, использованные Леметром и Эддингтоном, никак не приводят к обязательному выводу о том, что расширение вселенной должно продолжаться вечно или что оно должно происходить после начального состояния покоя.

Как было показано в работах голландского ученого де Ситтера, теория Леметра с точки зрения математики является в действительности лишь одним из возможных решений проблемы расширения вселенной. Существуют многие другие решения, которые в равной степени можно обосновать. Согласно одному из них вселенная будет все время находиться в состоянии расширения, и она имела несколько миллиардов лет назад минимальные размеры. Однако эта эпоха предшествовала сжатию бесконечно рассеянной среды. В другом решении, еще более интересном, поскольку оно, в отличие от предыдущего, не имеет дела со столь необычным состоянием материи в прошлом, вселенная колеблется (осциллирует), попеременно расширяясь и сжимаясь. Ее радиус достигал минимума несколько миллиардов лет тому назад и с тех пор непрерывно увеличивается, но это увеличение прекратится после достижения некоторого максимума, после чего вселенная снова начнет сжиматься и ее радиус снова примет минимальное значение и так далее. Тому циклу, в котором мы участвуем в настоящее время, предшествовало бесконечное число аналогичных циклов.

В этой гипотезе, которая гораздо меньше изучалась, но тем не менее гораздо больше критиковалась (без достаточных научных оснований), чем гипотеза Леметра, знаменитое «начало вселенной» становится просто моментом начала одного из циклов в развитии вселенной, и уже нет речи о рождении движения из покоя в этот момент или о выбросе материи во всех направлениях благодаря какому-то таинственному колдовству.

Один из немногих ученых, занимающихся гипотезой «осциллирующей вселенной», американский специалист в области термодинамики и теории относительности Толмен (один из тех, кто работал над созданием первой атомной бомбы), писал:

«Мы не имеем сейчас права утверждать, что вселенная была сотворена в некоторый определенный момент прошлого».

Таким образом, даже если стать на тот путь, на котором находятся Леметр и Эддингтон, то «рождение» вселенной никак не является неизбежной необходимостью; существуют многие другие решения проблемы расширения вселенной, не предполагающие никакого ограничения времени в прошлом. Мы продолжим сейчас критику далее, рассматривая детальнее наблюдательные факты и основные предположения, на которых основывается теория расширяющейся вселенной. Сторонники этой теории опираются главным образом на следующие положения: а) наблюдаемое удаление галактик является реальным, б) вселенная конечна в пространстве, и все галактики во вселенной удаляются друг от друга по одному и тому же закону, в) многочисленные результаты, полученные другими путями, согласуются по величине промежутков времени с результатами, получаемыми в теории расширения вселенной. Рассмотрим последовательно все эти пункты.

Этот вопрос приходит на ум прежде всего. Действительно, представляется возможным, что не перемещения источников света, а какие-то другие явления изменяют свойства световых лучей во время их долгого, длящегося тысячи и миллионы лет пути от далеких спиральных туманностей до пашей Земли.

Некоторые специалисты по теории относительности (например, де Ситтер) уже очень давно предлагали теории строения вселенной, согласно которым свет, идущий от далеких небесных светил, должен испытывать изменения, возрастающие с расстоянием до этих светил. Впрочем, именно с целью проверки этих теорий, в которых спиральные туманности не рассматривались как удаляющиеся от нас, астрономы и предприняли систематическое следование излучения туманностей. Однако оказалось, что эти теории могут объяснить лишь незначительную долю наблюдаемого эффекта.

Другие физики пытались найти совершенно другое объяснение. Они также считали спиральные туманности неподвижными по отношению к нам и полагали, что свет, излучаемый ими, претерпевает на своем пути изменения. Одни думали, что световые лучи, проходя сквозь космические облака, передают атомам некоторую часть своей энергии, быть может, благодаря гравитационному эффекту или вследствие столкновений. Другие ученые утверждали, что свет, излучаемый туманностью, должен затрачивать некоторую часть своей энергии на преодоление притяжения со стороны этой самой туманности.