Следовательно, по отношению к очень протяженным физическим системам существенно изменяет свой смысл понятие развития системы как целого.
Колоссальная протяженность Метагалактики существенна и в другом отношении. Для того чтобы осуществилось взаимодействие между ее отдаленными друг от друга областями (чтобы то или иное физическое воздействие распространилось от одной области к другой), необходимы огромные промежутки времени, измеряемые миллиардами световых лет. А за такое время успевает существенно измениться общая картина Метагалактики. В подобной ситуации теряет привычный смысл даже самое понятие единой физической системы.
Но, пожалуй, все это только пролог к самому неожиданному результату.
Для того чтобы судить о тех или иных физических явлениях, надо выбрать систему отсчета. Но ведь это можно сделать различными способами. Как быть? Какой системе отдать предпочтение?
В однородной изотропной Вселенной решение этой задачи не составляет особых затруднений. Здесь есть система отсчета, единая для всей Вселенной и как бы «вмороженная в вещество». Если Вселенная сжимается или растягивается — эта система сжимается и растягивается вместе с ней.
И когда речь идет о конечности или бесконечности Вселенной, то имеется в виду конечность или бесконечность именно в этой системе отсчета.
Иное дело в анизотропной неоднородной Вселенной. Здесь движение материи может быть настолько сложным, что преимущественной системы отсчета не существует. А тогда…
Дело в том, что Зельманову удалось установить поразительную на первый взгляд вещь. Оказалось, что свойство конечности и бесконечности пространства — это свойство относительное. Оно зависит от системы отсчета.
Пространство конечное, то есть обладающее конечным объемом, в системе отсчета, движущейся по одному закону, в то же самое время может быть бесконечным относительно системы координат, движущейся по другому закону.
Если система отсчета у нас одна-единственная, проблема просто не возникает. Но в условиях неоднородной анизотропной Вселенной, где нет единой преимущественной системы отсчета, относительность конечности и бесконечности пространства уже нельзя игнорировать. В этой ситуации наше обычное противопоставление конечного и бесконечного оказывается некорректным.
Результат кажется парадоксальным. Но если задуматься и сопоставить его с другими выводами из теории относительности, то относительность бесконечности предстанет перед нами как явление, которого можно было ожидать. Ведь согласно специальной теории относительности пространственные и временные отношения между различными окружающими нас реальными объектами не являются абсолютными. Их характер целиком зависит от состояния движения данной системы. Так, в движущейся системе течение времени замедляется, а все масштабы длины — размеры протяженных объектов — сокращаются. И это сокращение тем сильнее, чем выше скорость движения. При приближении к скорости света, которая максимально возможная скорость в природе, все линейные масштабы уменьшаются.
Но если хотя бы некоторые геометрические свойства пространства зависят от характера движения системы отсчета, то нот ничего невероятного в том, что относительными оказываются и свойства конечности и бесконечности. Ведь эти свойства самым тесным образом связаны с геометрией.
Разумеется, выводы Зельманова не есть еще установление неких всеобщих геометрических свойств реальной Вселенной.
Значение этих результатов иное: благодаря им можно сделать чрезвычайно важный вывод. Даже с точки зрения теории относительности понятие бесконечности Вселенной значительно сложнее, чем это представлялось раньше.
Вот и еще один шаг, уводящий нас все дальше от классического «или-или». Совсем иной подход к постановке проблемы, по существу, иной взгляд на мир, а значит, и существенный сдвиг во всей системе нашего мышления.
Маленький диспут
Как известно, современная кибернетика пришла к выводу, что увеличение информации уменьшает неопределенность.
Между тем в изучении геометрических свойств Вселенной как будто все обстоит наоборот. Чем глубже мы исследуем эту проблему, тем неопределеннее она становится. И вот мы уже дошли до того, что, обнаружив конечные или бесконечные пространственно-временные образования, не имеем права делать никаких окончательных выводов. Конечное может оказаться бесконечным, а бесконечное — конечным…
И все же противоречие с кибернетикой здесь только кажущееся, и никакого парадокса не возникает. Та неопределенность, которая развертывается перед нами но мере изучения геометрических свойств мира, отнюдь не результат нашего незнания — она присуща самой природе.
В общем, в современной космологии происходит нечто подобное тому, что в свое время произошло в физике микромира. Ведь и там познание микроявлений лицом к лицу столкнуло ученых с неопределенностью в поведении микрочастиц.
Помните высказывание академика Гинзбурга о том, что неопределенность служит свидетельством фундаментальности проблемы.
Итак, неопределенность. Но в науке всякая неопределенность, каковы бы ни были се природа и происхождение, неизбежно вызывает к жизни различные точки зрения, порождает споры и дискуссии, возбуждает особый интерес не только среди естествоиспытателей, по и среди философов.
Представим себе на несколько минут, что мы оказались свидетелями одной из таких дискуссий. Участники ее безымянны. Но за каждым из них реально существующая точка зрения. И даже большинство слов, которые они произносят, принадлежит вполне реальным ученым.
Первый космолог: Я исхожу из того, что проблема бесконечности Вселенной сводится к вопросу о пространственной и временной конечности или бесконечности «Вселенной Фридмана», иными словами, Метагалактики. Проблема эта — чисто физическая, и решать ее следует в рамках теории однородной и изотропной Вселенной.
Второй космолог: То есть вы утверждаете, что Метагалактика — это и есть вся материя. Отождествляете «Вселенную Фридмана» со всем «материальным миром». Однако, на мой взгляд, для подобных утверждений нет абсолютно никаких оснований. И потому надо рассматривать такие космологические модели, которые «погружены» во внешний, так сказать, пространственный фон.
Первый космолог: Теория однородной изотропной Вселенной не нуждается ни в каком внешнем фоне. Метагалактика — это система наивысшего возможного порядка, она заключает в себе все пространство-время, и ее расширение — это расширение всей материи.
Второй космолог: Хотя ваши утверждения и столь безапелляционны, развитие космологии их отнюдь не подтверждает. Я мог бы сослаться на целый ряд исследований, например, работы А. Зельманова, Г. Наана, В. Амбарцумяна, которые убедительно показывают, что «Вселенная Фридмана» не охватывает всего материального мира. Более того, метрическая бесконечность, которой оперирует современная космология, — тоже лишь один из частных типов бесконечности. Поэтому если даже удастся решить вопрос о конечности или бесконечности Метагалактики в метрическом смысле — это все равно не будет еще решением вопроса о бесконечности Вселенной.
Третий космолог: Я хотел бы добавить к этому, что утверждение об однородности и изотропии Вселенной — все же чересчур далеко идущая идеализация. И, следовательно, решение проблемы конечности и бесконечности Метагалактики даже в метрическом смысле может оказаться гораздо более сложной задачей, чем это иногда представляется.
Философ: А я хотел бы подчеркнуть, что если даже свести проблему бесконечности Вселенной к вопросу о метрической конечности или бесконечности Метагалактики, то и тогда эта проблема не будет чисто «физической». Она связана и с определенными философскими предпосылками. Ведь такие вопросы, как правомерность отождествления «Вселенной Фридмана» со «всем существующим» или метрической бесконечности — с бесконечностью вообще, носят явно философский характер. Подобные операции возможны лишь на основе решения таких коренных философских вопросов, как проблема единства мира и проблема субъекта ж объекта познания, то есть взаимодействия исследователя с изучаемой реальностью.
Второй космолог: Я бы сказал так: в космологии проблема бесконечности, по существу, распадается на две проблемы, хотя и тесно связанные между собой, но все же различные. Одна из них — это проблема конечности или бесконечности тех или иных конкретных космических систем, например, Метагалактики. И эта проблема может быть решена средствами физики и математики. И притом окончательно и за конечный срок. Но есть и вторая проблема — несравненно более сложная: вопрос о бесконечности всего материального мира. Так вот эта проблема стыковая, пограничная, и решить ее можно только соединенными усилиями математики, астрономии и философии.
Первый космолог: Но при такой постановке вопрос вообще не может быть решен за конечное время существования любой цивилизации. К тому же наши эталоны бесконечности непрерывно меняются.
Второй космолог: Все, что вы сейчас сказали, — совершенно справедливо.
Философ: Не совсем согласен с вами обоими. Во-первых, проблема конечности и бесконечности таких физических систем, как, скажем, Метагалактика, — тоже отнюдь не чисто физическая проблема. Весьма существенную и притом активную роль в ее решении играет философия. А что касается бесконечности всего материального мира, то этот вопрос вообще нельзя ставить в естественнонаучном плане.
Второй космолог: Почему же?
Философ: Да потому, что «вся материя» не является объектом естествознания.
Второй космолог: Следовательно, вы считаете, что неопределенность, возникающая при решении проблемы бесконечности Вселенной, неизбежна лишь при отождествлении Вселенной со всем материальным миром?
Философ: Если согласиться с тем, что вселенные, с которыми имеет дело космология, — это конкретные физические системы, в частности, Метагалактика, — то для каждой из них вполне можно поставить вопрос об их конечности или бесконечности, например, в метрическом смысле.