0 0
Александр Фридман.
Александр Фридман.
А. Фридман в 1922 г. обнаружил в работе Эйнштейна по космологии ошибку и показал, что общая теория относительности допускает существование расширяющейся Вселенной и пульсирующей Вселенной. Сначала работа Фридмана была полностью проигнорирована, так как всякое иное предположение, кроме статичной Вселенной, было тогда немыслимо. Даже А. Эйнштейн не мог себе представить нестатичную Вселенную. Но позже на нее обратили внимание в связи с моделью Вселенной Леметра. Вселенная Фридмана может быть замкнутой, если плотность вещества в ней достаточно велика, чтобы остановить расширение. Этот факт привел к поиску так называемой недостающей массы. В статье Фридмана «О кривизне пространства», опубликованной весной 1922 г. в немецком журнале «Zeitschrift fur Physik», указывалось, что покоящееся состояние Вселенной, которое рассматривал А. Эйнштейн, - лишь частный случай. С помощью уравнений Общей теории относительности Фридман рассчитал, как именно должна изменяться Вселенная, которая рассматривалась как четырехмерная сфера пространства – времени.
Нестатическая картина Вселенной оказалась очень странной. Как оказалось, она могла существовать даже и без космологической постоянной. Радиус Вселенной вначале возрастал до некоторой постоянной величины, затем, уменьшаясь, доходил до нуля. Начиналось расширение, согласно тем же уравнениям, тоже с нулевого значения радиуса. Почти невозможно представить себе Вселенную в виде сферы нулевого радиуса, практически точки. Даже Эйнштейн не поверил результатам Фридмана. Сочтя его космологическую картину неправдоподобной, он посчитал его вычисления ошибочными. Только получив письмо от Фридмана, отстаивающего свою правоту, и проделав вычисления еще раз, Эйнштейн признал его результаты и в специальной заметке назвал их «проливающими новый свет» на космологическую проблему. Работу Фридмана нельзя назвать просто еще одним решением уравнений Общей теории относительности, так как именно работы Фридмана открыли космологическую проблему во всей ее глубине. Во-первых, обнаружилось, что изменение – это свойство Вселенной. Тем самым понятие эволюции и историческая наука распространились на самый большой, самый всеобъемлющий объект. Во-вторых, возник вопрос, до сих пор не имеющий убедительного ответа: каким образом множественность космологических описаний, даваемых Общей теорией относительности, можно совместить с принципиальной единственностью Вселенной? (Слово «Вселенная» пишется с большой буквы не столько из уважения к ее масштабам, сколько из уважения к правилам русского языка, как «название единичного в своем роде предмета»). Единичную Вселенную, получавшуюся из решения Эйнштейна, сменила бесконечная совокупность возможных устройств Вселенной, обнаруженная Фридманом. В своей работе Фридман указал время жизни Вселенной между ее точечными состояниями. По его расчетам оно должно было составлять 10 млрд. лет, хотя сам Фридман специально оговорил, что для расчета данных недостаточно. Из своих уравнений он получил связь между периодом существования, (сам он писал «периодом Мира»), Вселенной и ее массой. Величину массы он взял из работы де Ситтера 1917 г., который исходил из реальных, хотя и не очень определенных, астрономических наблюдений. Голландский астроном, правда, в своих оценках предполагал эйнштейновскую статическую модель Вселенной, но раз в основе его выкладок лежали реальные наблюдения, то и близость «периода Мира» Фридмана к нынешним оценкам возраста Вселенной не удивительна.
П. Л. Капица, выступая в 1963 г. на сессии Отделения физико-математических наук АН СССР, посвященной 75-летию со дня рождения А. А. Фридмана, сказал: «Фридман сделал одно из самых значительных теоретических открытий в астрономии – он предсказал расширение Вселенной.
Из решения Фридманом космологических уравнений Эйнштейна вытекала возможность изменения во времени радиуса кривизны нашего мира. Через несколько лет после опубликования работы Фридмана американский астроном Хаббл обнаружил разбегание галактик – следствие расширения Вселенной. Таким образом, Фридман «на кончике пера» открыл поразительное явление космического масштаба». Однако, Капица не упоминает о том, что из измерений Хаббла, проведенных в 1929 г., вытекало, что возраст Вселенной равен всего 2 млрд. лет. Этой величины было явно недостаточно для подтверждения теории Фридмана. Только через тридцать лет, в результате новых наблюдений хаббловская оценка возраста Вселенной увеличилась в десять раз, что вполне удовлетворило астрофизиков.
Первоначально результаты полученные Хабблом трактовались, как результат «старения фотонов» – уменьшения энергии отдельных фотонов при распространении света, например, из-за распада каждого фотона на несколько других, но в 1937 г. М. П. Бронштейн доказал, что эффект покраснения фотонов несовместим со специальной теорией относительности и с квантовой теорией. Тем самым факт разбегания галактик получил надежное теоретическое обоснование. Другим подтверждением правильности фридмановской теории нестационарной Вселенной стали открытия реликтового излучения и квазаров.