Владимир Решетников - Почему небо темное. Как устроена Вселенная

«Звездная Вселенная» конечна. Обосновывая это, Эдгар По пишет: «Если бы непрерывность звезд была бесконечна, тогда бы заднее поле неба являло нам единообразную светящесть, подобную исходящей от Млечного Пути, — ибо безусловно не было бы точки, на всем этом заднем поле, где не существовало бы звезды. Единственный способ поэтому, при таком положении вещей, понять пустоты, что открывают наши телескопы в бесчисленных направлениях, предположить, что рассеяние от незримого заднего фона так несметно, что ни один его луч доселе совершенно не мог нас достигнуть». Первая фраза из этой цитаты — это краткая формулировка фотометрического парадокса для бесконечной и вечной Вселенной. Вторая фраза искажена переводом Бальмонта: в оригинале написано не «рассеяние», a «distance», то есть «расстояние». С учетом поправки, это предложение дает возможное решение парадокса — Вселенная конечна во времени и поэтому свет от самых далеких звезд до нас еще не дошел.

Как возникла и как эволюционирует «звездная Вселенная»? Здесь Эдгар По вступает в область метафизики. Основной принцип, вводимый По, — это первичное «Единство» вещества. Гравитационное притяжение — это проявление универсальной тенденции материи к возвращению в Единство: «каждый атом притягивает всякий другой атом». В состоянии Единства вещество находится в виде созданной Богом «Первичной Частицы». «Из одной частицы, как из центра, предположим, сферически излучается по всем направлениям — на безмерные, но еще определенные расстояния в первоначально пустом пространстве — известное, невыразимо большое, однако же ограниченное число невообразимых, однако же не бесконечно малых атомов». Причиной «излучения» вещества из Первичной Частицы является вводимая Эдгаром По сила отталкивания. Сила отталкивания действует лишь конечное время — после завершения фазы разлета Вселенная начинает сжиматься под влиянием универсального стремления вещества к Единству, то есть под действием гравитации.

Притяжение и отталкивание — единственные силы, действующие во Вселенной Эдгара По: «Не существует других основ. Все явления сводимы к одному или другому или к сочетанию обоих». Именно наличие двух противоборствующих сил позволяет Вселенной эволюционировать. Без отталкивания вещество замкнулось бы в первичном Единстве, в первочастице, а без притяжения вещество рассеялось бы в бесконечном пространстве. Как отмечает известный итальянский астроном Альберто Каппи, две силы Эдгара По заставляют вспомнить о космологии Эмпедокла (V век до н. э.) — о силах «любви» и «вражды», управляющих Вселенной, однако у Эдгара По эти силы — физические, описываемые математическими законами.

Эдгар По пишет, что в больших масштабах распределение вещества во Вселенной однородно. Эта однородность противоречит представлению об однородном «излучении» вещества, поскольку тогда вблизи центра этого излучения плотность вещества должна быть выше, чем вдали. Далее По ставит вопрос о том, каким должен быть закон «излучения» для того, чтобы сохранялась крупномасштабная однородность в расширяющейся Вселенной и находит ответ — «сила излучения была прямо пропорциональна квадратам расстояний» ( F ∝ r 2), где под расстоянием понимается расстояние до конкретного слоя в момент максимального разлета. Таким образом, вещество выбрасывалось из Первичной Частицы последовательными сферическими слоями, причем каждый следующий слой содержал все меньше и меньше атомов, был выброшен под действием меньшей силы («число атомов каждого слоя суть мера силы, с которой они были устремлены») и, соответственно, удалился на меньшее расстояние. Эдгар По также приводит связь между силой, с которой был выброшен слой ( F ), и числом атомов в нем ( N ): F ∝ N . (Как было показано Альберто Каппи, механизм «Большого взрыва» Эдгара По неточен — однородное распределение может быть получено лишь при F ∝ √N ).

В конце стадии разлета (в это время вещество существует лишь в виде рассеянных атомов, и никаких объектов во Вселенной еще нет) наступает время, когда не существует никаких законов динамики. На смену этому времени приходит эпоха физической Вселенной, когда начинает работать тяготение, являющееся проявлением стремления вещества к возвращению в Единство. Силы отталкивания и притяжения по Эдгару По симметричны — они подчиняются обратным законам: поскольку «сила излучения была прямо пропорциональна квадратам расстояний», то «закон возврата будет в точности обратным закону исхода» ( F ∝ r - 2). Идея, несомненно, очень красивая, но, к сожалению, неверная, поскольку введенная Эдгарам По «сила излучения» не может обеспечить требуемое самим же По однородное распределение вещества.