Юрій Штанов, космолог, доктор фізико-математичних наук

Чергове інтерв'ю у рубриці “Паралельні світи" торкнеться теми, яка цікава широкому колу – як змінювалися уявлення людства про теорії створення Всесвіту і чому буквально на наших очах оформлюється інфляційна теорія, а значить, по суті, все у світу лише починається.

З доктором фізико-математичних наук (спеціальність: теоретична фізика), завідувачем лабораторією астрофізики та космології Інституту теоретичної фізики імені М.Н. Боголюбова Національної академії наук України Юрієм Володимировичем Штановим ми домовилися зустрітися о 16:30 – у нас в "Укрінформі". Пояснював я просто:

- Вийшли з метро "Театральна", ми – навскоси від театру Лесі Українки, піднялися сходами, два кроки вправо і великі скляні двері.

О 16:20 дзвінок. Бачу, хто дзвонить:
- Доброго Дня, Юрію Володимировичу.
- Я біля театру. Куди далі? – Пояснюю.
- Куди навскоси, до тієї синьої будівлі?
- Якої синьої будівлі?
- Я – біля Оперного театру.
- Зрозуміло, я казав про театр Лесі Українки. Спускайтеся лівим боком Богдана Хмельницького – я вас на вулиці зустріну.

За п'ять хвилин:
- Ласкаво просимо, Юрію Володимировичу, до нас, на землю... (Сміється, контакт встановлений.) Будівлями театрів астрофізики не мислять – в голові вони тримають зірки, галактики, весь Всесвіт.

* * *

- Почну з загального запитання: якби вам довелося спілкуватися з інопланетянином – з іншого космосу, з чого б ви почали знайомство з нашого Всесвіту?

- Важко таке уявити. Ймовірно, він знаходиться на нижчій стадії розвитку.

- Ну, так сталося: він зовсім з іншого Всесвіту!

- Я би сказав: – Слухай, мій світ складається з галактик. Це такі великі конгломерати зірок різних мас, вони обертаються навколо загального центру. Але галактики наші наповнені не тільки зірками, але і газом, з якого зірки постійно формуються. Крім того, існує також темна матерія і темна енергія, природу яких ми поки що не знаємо.

- І все?

- Ні, самі галактики зібрані в конгломерати, скупчення галактик. Це групи приблизно по десять, по сто і навіть тисячу галактик.

ІНОПЛАНЕТЯНИН ВСЕ ЗРОЗУМІВ І СТАНЕ У СЕБЕ НА БАТЬКІВЩИНІ ГАЛІЛЕО ГАЛІЛЕЄМ

- Якщо спростити, який простий приклад можна навести? Наш інопланетянин, не забули, знаходиться на нижчому щаблі розвитку.

- Що може бути простіше і образніше? (Демонструє відкриту долоню, ніби посилає риторичне запитання. – О. Р.) Гаразд, спробую... Галактики, до речі, бувають різні. Та, в якій ми живемо, схожа на млинець, що обертається навколо перпендикулярної йому осі. Є галактики кулястої форми, де зірки обертаються по хаотичних орбітах немов гігантський бджолиний рій.

- А де ми у всій цій зіркової метушні?

- Ми живемо в галактиці Чумацький шлях, на одній з планет, що обертається навколо свого Сонця.

- "На третьому камінчику від Сонця", – як співав колись Джимі Гендрікс.

- Так-так-так... Наша галактика – це млинець, діаметром близько ста тисяч світлових років, де на відстані близько 27 тисяч світлових років від центру знаходиться наше Сонце, навколо якого обертається Земля. Наша Галактика – не однорідна, у неї є спіральні рукави, де інтенсивно виникають нові зірки.

- Дивовижна картина; сподіваюся, інопланетянин зрозумів і стане у себе на батьківщині Галілео Галілеєм. Але повернуся до теми... Сенека зневажав людей за те, що вони не допитливі. Він стверджував: якби зірки було видно з одного місця, там було би не проштовхнутися. А так людям немає сенсу піднімати голову, сонце їх цікавить лише під час затемнення. Чому в масі своїй людина не допитлива?

- Це правда, загалом люди не допитливі. Великою мірою одиниці дивляться на небо, а одиниці з одиниць дивляться на небо і щось там цікаве бачать. Саме вони винайшли і вдосконалюють телескоп.

- Особисто ви коли подивилися?

- У дитинстві, звичайно. Мені здається, усі діти дивляться на зірки. Потім стають дорослими, і їм стає ніколи.

- А в телескоп?

- В телескоп я жодного разу не дивився. Я – теоретик.

- Як?!

- Сучасні астрофізики також не дивляться в телескоп. Вони дивляться на екрани моніторів. Навіть цього іноді не роблять. Навіщо? Телескоп знімає цифрові дані і, якщо потрібно, відображає їх в картинках – на фотографіях або на екрані.

НІ ЗА ЯКИМИ ЗАКОНАМИ ІСААКА НЬЮТОНА НАЗАД ЗІРКИ НЕ ЗБЕРУТЬСЯ

- Тепер трохи історії. Скажіть, Юрію, чи існує більш давня теорія вселенського еволюційного циклу, ніж Дихання Брахми, бога-творця? Вдих – видих, вдих – видих. Згідно з індійськими "Ведами", весь цикл триває 2 160 000 000 років.

- Це ж не наукова теорія, а релігійне уявлення. Їх багато, подібних космогоній, що існують як міф. Не знаю, напишете ви це чи ні, але усі ці "Веди", "Упанішади", інші духовні твори, які приписують дуже давнім цивілізаціям (характерна скептична посмішка. – О. Р.), – можуть виявитися пам'ятками більш пізнього походження. Для мене це швидше поезія.

- Чудово.

- Чим міфологія відрізняється від фізичної теорії? Міфологія ні на що не спирається, це – абсолютно умоглядне уявлення, іноді – з елементами дива, тоді як фізична теорія спирається на закони, які на Землі вчені відкрили, описали і на практиці перевірили. За їх допомоги ми і намагаємося зрозуміти, як влаштований Всесвіт, як він виник, як еволюціонував.

- Останньою відповіддю ви вбили п'ят заздалегідь підготовлених запитань. Переходжу до плану "В" – практичне застосування фізичної теорії.

- Будь ласка.

- Незважаючи на теорію всесвітнього тяжіння Ісаака Ньютона, чомусь під дією гравітації усі матеріальні об'єкти Всесвіту не притягнулися один до одного і не злилися в одну точку – таку вселенську "чорну діру"? Ваш коментар.

- Усе залежить від великої кількості параметрів: з якими швидкостями рухаються космічні об'єкти... Візьмемо, наприклад, Сонячну систему. В ній планети рухаються по еліпсах, які близькі до окружності: Меркурій, Венера, Земля, Марс тощо. Якби цю систему ізолювати, ніщо їй не заважало би обертатися вічно. Як ми сьогодні знаємо, у великих обсягах Всесвіт більш-менш однорідний. Галактики заповнюють його рівномірно. Ні, в ньому є порожнечі, але, якщо ми збільшимо масштаб, то побачимо: ці порожнечі утворюють певну структуру, схожу на соти – не чіткі, звичайно... Якісь порожнечі обрамлені скупченнями речовин, що світяться. І все це більш-менш рівномірно розподілене у просторі (Просто милуюся, як складні космогонічні процеси співрозмовник показує руками. – О. Р.). І уся ця система до того ж розширюється. Тому ні за якими законами Ісаака Ньютона назад галактики не зберуться. Хтось їх вже розігнав, і вони віддаляються одна від одної.

ЗА КОРОТКИЙ ЧАС СОНЦЕ МАЛО БИ ДОСЯГТИ ТЕМПЕРАТУРИ В МІЛЬЙОН ГРАДУСІВ І РЕГУЛЯРНО СПАЛЮВАТИ ЗЕМЛЮ

- Аж заслухався... Між тим, до першої половини ХХ століття вчені вважали: Всесвіт існував завжди. Щось змінювалося, народжувалися і вмирали зірки, і галактики, з'являлися нові об'єкти, але в масштабах всесвіту нічого не змінювалося.

- Так, але на початку минулого століття все рішуче змінилося. Відбулася революція в фундаментальній фізиці. Це змінило наше уявлення про те, як влаштований світ. З'явилася квантова механіка, ядерна фізика, теорія атома і так далі. В сфері теорії гравітації Альберт Ейнштейн запропонував загальну теорію відносності.

- Чи можна сказати, що на початку ХХ століття у науки з'явилися нові теоретичні інструменти?

- Саме так! До революційних відкриттів ніхто не міг пояснити чому, наприклад, Сонце світить. Вчені намагалися застосовувати наявні закони фізики, але виходила повна нісенітниця. За цими законами виходило, що протягом доби Сонце має швидко стиснутися і при цьому різко розігрітися. Інакше кажучи, за короткий час світило мало би досягти температури в мільйон градусів і вище, спалити Землю і потім згаснути. Чому протягом мільярдів років Сонце стабільно світить, це пояснила тільки ядерна фізика.

- Усе змінилося в 1929 р., коли 40-річний американський астроном з обсерваторії Маунт-Вілсон Едвін Габбл виявив неймовірне явище: далекі галактики віддаляються від нас; і чим далі знаходиться галактика, тим швидше вона від нас летить.

- Так, саме Едвін Габбл (і дещо раніше Жорж Леметр) встановив, що швидкість віддалення галактик пропорційна відстані. Це було революційне спостереження, яке передбачили раніше. Між тим, відкриття Габбла перетворилося на один з найважливіших каменів у фундамент, на якому потім вибудовувалася загальноприйнята космологічна модель – теорія Великого вибуху.

- Ніде не читав про попередників Едвіна Габбла!

- Перше прізвище, яке у зв'язку з цим слід назвати, – це основоположник сучасної фізичної космології Олександр Олександрович Фрідман (бойовий авіатор, прапорщик Фрідман у 1916-1917-х роках служив у Києві, де викладав у Військовій школі льотчиків-спостерігачів, читав курси аеронавігації та аеронавігаційних приладів – О. Р.). Саме у 1922 р. він застосував рівняння Ейнштейна до усього Всесвіту. Це стало початком розвитку теорії нестаціонарного Всесвіту.

ГЕОРГІЙ ГАМОВ РАЗОМ З МОЛОДОЮ ДРУЖИНОЮ ЛЮБОЮ НА ДВОВЕСЕЛЬНІЙ ШЛЮПЦІ ХОТІЛИ ПЕРЕПЛИВТИ ЧОРНЕ МОРЕ

- Як відреагували колеги на відкриття фізика з Петрограда?

- Вони його не помітили. До речі, коли Олександр Олександрович надіслав свою статтю, Альберт Ейнштейн відкинув публікацію Фрідмана в німецькому науковому журналі. Втім, за два роки Олександру Фрідману вдалося переконати батька загальної теорії відносності, що він має рацію. Як бачите, в сам факт, що Всесвіт може розширюватися, навіть Ейнштейн спочатку не особливо вірив. Підкреслюю, саме Фрідман довів, що наш світ не може залишатися статичним.

- Уточніть, хто ще створив фундамент теорії Великого вибуху?

- Не можна обійти мовчанням бельгійського католицького священика, астронома і математика Жоржа Леметра, який працював, до речі, у Ватикані і був штатним космологом Святого Престолу. Незалежно від Олександра Фрідмана падре Леметр висунув теорію Всесвіту, що розширюється.

- Наш земляк, 45-річний американський фізик українського походження Георгій Гамов, який у 1921 р. працював обчислювачем в Одеської астрономічної обсерваторії, у 1948 р. разом з Ральфом Альфером і Робертом Германом висунув теорію "гарячого Всесвіту"...

- ...Насправді Джордж Гамов багато де працював. Для початку він отримав блискучу освіту на фізико-математичному факультеті Петроградського університету, де входив до трійки молодих геніїв: він, Лев Ландау і Дмитро Іваненко. Компанія називала себе "джаз-бандою" або "трьома мушкетерами", а у 1926-1928 рр. опублікувала перші роботи з теоретичної фізики.

- Як складалася подальша доля генія з Одеси?

- У 1928-1929 рр. Георгій Гамов був у закордонному відрядженні. Спочатку він стажувався у Геттінгені, який був центром розвитку квантової механіки, потім – в Інституті теоретичної фізики у Копенгагені, у великого Нільса Бора. За ці два роки він опублікував сім наукових робіт. Висунута Гамовим теорія альфа-розпаду отримала визнання світової наукової спільноти. Навесні 1929 р. він повернувся в Ленінград відомим ученим.

- По-моєму, він намагався втекти з СРСР...

- Так, влітку 1932 р. Георгій Гамов разом з молодою дружиною Любою на двовесельній шлюпці хотіли перепливти Чорне море, щоб дістатися до Туреччини... Однак їх застав шторм, і, слава Богу, втікачів врятував береговий корабель ВМФ СРСР. Є чудова книга мемуарів Георга Гамова – "Моя світова лінія", почитайте. У жовтні 1934-го вони з дружиною поїхали на Сольвеєвський конгрес в Інститут радію у Парижі і більше в СРСР не повернулися.

- Відомо, що теорія Великого вибуху була оприлюднена в науковій літературі у 1948-1949 роках. Чи з'явилися протягом наступних 70 років інші, переконливі теорії виникнення Всесвіту?

- У цьому питанні не можна чітко встановити чиєсь авторство. Той же Жорж Леметр вважав, що світ виник у результаті вибуху з "первинного атома". Термін "Великий вибух" вперше вжив у 1949-му році відомий британський космолог Фред Гойл, який сам у цю теорію не вірив. Думаю, можна так сказати: спираючись серед іншого на теорію бельгійського падре, Джордж Гамов підійшов до питання кількісно і поглибив теорію Великого вибуху.

- Як це?

- У побудові стрункої теорії Гамов зробив лише перші кроки, а головним завданням, яке ставив астрофізик, був пошук пояснень, як з'явилися хімічні елементи: водень, гелій і так далі, з яких складається Всесвіт.

- Повторюся: чи з'явилися протягом наступних 70 років інші, переконливі теорії виникнення Всесвіту?

- Правильно, на ваше запитання я не відповів (науковий апарат працює як годинник, блискуче! – О. Р.)... Альтернативні теорії якийсь час існували, але кінець кінцем у науковому світі перемогла теорія Великого вибуху. Науковою загадкою на сьогодні залишаються два відкриті питання: темна матерія, про яку вперше почав говорити американський астрофізик швейцарського походження Фріц Цвіккі у 1933-му році, і темна енергія, яка цілком може бути проявом так званої "космологічної сталої", введеної в теорію відносності ще Ейнштейном.

ВСЕСВІТ САМ РОЗДУВАЄТЬСЯ, А МИ – ДВОВИМІРНІ ІСТОТИ, ЯКІ ЖИВУТЬ НА ЙОГО ПОВЕРХНІ

- Теорія Великого вибуху конкретизувалася різними вченими?

- Абсолютно вірно! Доповню лише – "протягом часу".

- Востаннє запитаю і підемо далі: чи з'явилися протягом наступних 70 років інші, переконливі теорії виникнення Всесвіту?

- Я все намагаюся відповісти на ваше питання... Й досі не існує завершеної теорії Великого вибуху. Постійно виникають запитання: А що було до самого Вибуху? А чому він виник? Тощо. Незабаром ми заходимо в сфери, про які мало що знаємо. Або зовсім нічого не знаємо... Повірте, є величезна кількість теорій, які пояснюють, як виник Всесвіт, але жодна з них не дає відповіді на всі виникаючі запитання.

- Домінуючі можна назвати?

- З іншого боку, більшість з них важко перевірити (Як витончено слухач підводитися до самостійних висновків. – О. Р.). А тепер – по суті. Є сучасна теорія інфляції (від лат. inflatio, тобто "роздування"), вона описує світ до так званого Великого вибуху...

- Он-як! І що було до "Big Bang"?

- Цікаво? Саме ця теорія сьогодні домінує у науковому світі.

- У чому її суть?

- Навіть студентам фізмату, спеціальність: теоретична фізика, – це непросто пояснити.

- Давайте я стану десятикласником, а ви, Юрію, спробуєте.

- Ні, саму інфляційну теорію не так вже складно описати. Складніше – навіщо вона потрібна, чому раптом виникла? Річ у тому, що той світ, який ми спостерігаємо сьогодні, – світ однорідний у всіх частинах. Вчені шукали відповідь, а чому він став, як би точніше сказати, таким однаковим? Або друга шарада: наприклад, ми спостерігаємо реліктове випромінювання, яке до нас йде з далекого космосу. У нього низька температура, це не світіння зірок чи галактик, а фонове випромінювання. Так от: температура реліктового випромінювання однакова у всіх напрямках. Чому, питається?...

- І?

- Теорія Фрідмана, а потім і Гамова, не дали відповіді, чому Всесвіт однаковий скрізь?!? Чому в якомусь місці ми не бачимо більше галактик, ніж в іншому?

- Ну, так, до епіцентру вибуху, за логікою речей, має бути більше.

- В тому й річ, що епіцентру в нашому світі немає. Аналогія з повітряною кулею – чудовий приклад. Ми живемо на її поверхні, і центру у кулі немає... Ми — як двовимірні істоти, які живуть на її поверхні. Це наочна редукція на один просторовий вимір. І скільки б ми не повзали по нашому кульці, центру на її поверхні ми ніде не знайдемо, всі місця однакові. Тому центру у світу немає.

- А насправді він має обсяг...

- Так, але на його поверхні немає центру. Куля скрізь однакова, умови скрізь однакові.

- Чому?

- Точніше, чому він не схожий на еліпсоїд якийсь? Чому саме форма кулі? Ось на це запитання тільки інфляційна теорія відповіла!

- І якою була відповідь?

- До Великого вибуху була епоха розширення з дивовижною швидкістю; її підтримували спеціальні поля. В результаті з маленької однорідної області простору роздувся величезний світ, в якому ми й живемо. Цей гігантський світ і став початком Великого вибуху.

- Тоді виникає запитання, а чому він був-був – і раптом роздувся?

- Є теорія, яка пояснює. Для пояснення залучають загальну теорію відносності і фізику скалярних полів (найпростішим прикладом скалярного поля є температурне поле неоднорідно нагрітого тіла, оскільки кожній точці тіла відповідає певне значення температури. – О. Р.). Одне з них – поле Гіггса, точніше, бозон Гіггса (елементарна частинка, квант поля Хіггса, що з необхідністю виникає в Стандартній моделі внаслідок хіггсового механізму, спонтанного порушення електрослабкої симетрії. – О. Р.). 4 липня 2012 р. його відкрили в результаті досліджень на Великому адронному колайдері. Бозон Гіггса міг відігравати роль агента, який забезпечив стрімке розширення світу на початковому етапі.

- Один агент забезпечив стрімке розширення світу?

- Так. І з маленької однорідної області Всесвіт розширився в мільярди мільярдів разів. Саме тому світ став таким однорідним, яким ми його спостерігаємо. Інфляційна теорія пояснила, чому світ однорідний і звідки взялися галактики. Звідки взялися місця, де речовина сконцентрована. І це пояснення цілком спирається на квантову фізику.

ВСЕСВІТ ТОДІ БУВ ПОРОЖНІМ, ЗАПОВНЕНИЙ СКАЛЯРНИМ ПОЛЕМ

- Кого вважають автором інфляційної теорії?

- Сама теорія з'явилася на початку 1980-х років. Її авторство належить кільком ученим, які працювали колективно, обмінюючись результатами і конкуруючи один з одним. З одного боку, радянські фізики Андрій Лінде (1948; з 1990 р. він – професор фізики Стенфордського університету) і Олексій Старобинський (1949), головний науковий співробітник Інституту теоретичної фізики імені Ландау РАН, а з іншого - їхні західні колеги, зокрема професор Массачусетського технологічного інституту Алан Гус.

- Теорія інфляції витіснила з наукового світу навіть Великий вибух?

- Ні, вона його підготувала.

- Або: теорія інфляції поглибила уявлення?

- Під поняттям Великий вибух слід розуміти процес. Це не просто якась точка, а це безперервний процес, який ми деталізуємо і розбираємо, з яких частин він складався. Згідно із сучасною картиною світу, спочатку був інфляційний період – фаза, що швидко роздувається. Всесвіт тоді був заповнений скалярним полем. Коли роздування припинилося, це поле віддало свою енергію, або, інакше кажучи, народило гарячий світ, всі його частинки. І з цього моменту Всесвіт знайшов гаряче народження і наповнився частинками.

- Тобто, існує два етапи. Вірно?

- Правильно: інфляційний період і гаряче розширення. І – головне: тільки весь процес, край точки, де світ переходить від інфляції до гарячого стану, – можна назвати "Big Bang".

- А як перевірити інфляційну теорію?

- Перевірити її дуже складно, практично неможливо. Але в неї вірять тому, що вона зробила низку передбачень, які вже підтверджені наукою.

- Наприклад...

- Інфляційна теорія передбачила, що геометрія простору Всесвіту має бути евклідовою. У космології кривизна може бути позитивною, негативною і нульовою. Тобто, буває щось подібне до сфери, щось подібне до площини, а буває щось подібне до сідла. Який з трьох варіантів у Всесвіту, ніхто не знав. Але інфляційна теорія передбачала, що через це швидке роздування великого маленький фрагмент, яку б кривизну він не мав, чи то сфера, чи то щось інше, – роздувся настільки, що став буквально схожий на що?

- На площину?

- Вірно. Всесвіт має нульову кривизну простору. Це було досить нетривіальне твердження, тому що, коли люди реально спостерігали світ, вони бачили, що забезпечити нульову кривизну неможливо. Втім, інфляційна теорія наполягала: світ плоский, простір евклідовий. І це зараз перевірено з точністю до частки відсотка.

- А є ще докази?

- Інфляційна теорія описала, як будуть розподілені галактики, скупчення галактик в нашому світі. Інакше кажучи, за якими законами вони будуть скупчуватися, скільки їх буде в різних масштабах. До такого передбачення жодна з теорій не могла і близько підійти. І це передбачення переконливо підтверджується зараз. Правда, Нобелівську премію її автори поки не отримали. Шведські академіки суворі – потребують експериментального підтвердження будь-якої теорії.

- Ну, щоб підтвердити, можна і ще раз підірвати Всесвіт?

- (Тепер і мій співрозмовник сміється. – О. Р.) А от зробити це не вийде. Як і неможливо заглянути в минуле... От зараз, буквально кілька тижнів тому, за теоретичні відкриття у галузі фізичної космології Джеймс Піблс (Phillip James Edwin Peebles; 1935) отримав Нобелівську премію як фізик, який не просто зробив внесок у вивчення Всесвіту, а підхопив естафету Георгія Гамова: передбачив можливість спостерігати реліктове випромінювання, почав вивчати темну матерію.

- Так-так, це якої у Всесвіті 20 відсотків...

- Точно. Але є ще і темна енергія. А вона – це 75 відсотків Всесвіту. Якщо до неї додати 25 відсотків темної матерії, то виявиться, що ми бачимо світ і склад його розуміємо всього на п'ять відсотків.

ГЕНІЙ – ЛЮДИНА, ЯКА ЗМІНЮЄ ПАРАДИГМУ, ЗМІНЮЄ ТОЧКУ ЗОРУ НА СВІТ

- Ну, знаєте, Юрію, це для мене якась темна матерія!

- Не тільки для вас. (Посміхається.) Ще Альберт Ейнштейн ввів в свою теорію відносності космологічну сталу, або лямбда-член, тобто певну константу природи. Якщо в теорії гравітації Ньютона є одна стала (Ньютонівська стала), яку в школі позначають літерою G, то у Ейнштейна ця константа теж присутня, але ще з'являється інша – λ, лямбда. Великий Ейнштейн будував теорію статичного світу. Втім, без цієї лямбди у нього не виходило статичного рішення. І тоді Ейнштейн ввів у своє рівняння λ-член...

- Підтасував чи як?

- Ні-ні-ні. Фізика – правильний шлях. Ейнштейнівські рівняння допускали лише один простий член. В одному місці рівнянь фігурувала G, в іншому – λ. Спочатку про цю лямбду геній фізики взагалі не думав. Але потім, намагаючись побудувати космологічну теорію, інакше кажучи, теорію всього світу, він побачив, що статичний світ без неї побудувати неможливо. Рівняння не дають статичного рішення! А тоді (1917-й рік) не тільки Ейнштейн, всі думали, що світ у загалом статичним. Тоді теоретик повернувся до того, що можна у рівняння ввести ще один член. Тільки-но він це зробив, склався статичний світ.

- У чому був підступ?

- Потім вчені помітили, що такий світ... нестійкий. Якщо його трохи штовхнути, він почне або розширюватися, або стискатися. Це ж, по суті, показав у 1922-му році Олександр Фрідман. І якщо світ розширюється, або стискається, – тоді цей λ-член не потрібен. Так, є рішення, в яких, згідно з рівнянням Ейнштейна, світ може розширюватися/стискатися і з цим членом. Такі рішення були отримані ще у 1917 році голландським астрономом Віллемом де Сіттером. Але надалі від нього відмовилися, насамперед сам Ейнштейн.

- Тоді в чому Ейнштейн помилявся?

- Коли шляхом астрономічних спостережень, включно і зі спостереженням Едвіна Габбла, встановили, що світ розширюється, Ейнштейн зізнався, мовляв, ця константа лямбда не потрібна. Крім того, цю свою теорію назвав "найбільшою помилкою". Далі теорія еволюції Всесвіту жила без лямбди у рівнянні аж до середини 1990-х років. До того часу поступово стало зрозуміло, що без цього λ-члена у рівнянні Ейнштейна світ розширюється якось неправильно.

- Виходить, що свого часу геній Ейнштейн в себе не повірив?

- Ні, він у себе повірив.

- Або: передчасно викреслив лямбда-член з рівняння?

- Може й передчасно. Але тоді таких детальних спостережень далеких галактик не було, і ніхто з учених не знав про цю проблему. Хоча у рівнянні Олександра Фрідмана ця лямбда була присутня. І Жорж Леметр теж використав цю лямбду.

- Саме Ейнштейн був піонером лямбди?

- Звичайно! Всю теорію він придумав!

- А потім сам же і відмовився?

- Так, тому що спочатку він її використовував виключно для статичного опису світу.

- А решта фізиків відмовилися від λ-члена, коли відмовився Ейнштейн?

- Так, інші теж сказали: "Так, мабуть вона не потрібна".

- Приголомшливо!

- Ну, тому що і без неї світ розширюється. Мав рацію Олександр Фрідман – світ розширюється, і для цього лямбда не потрібна. На якийсь час від космологічної сталої відмовилися. А тепер раптом виявилося, що цей λ-член і є один з основних варіантів темної енергії.

- У зв'язку з цією історією, що сталася з Альбертом Ейнштейном, як ви думаєте, хто такий геній?

- Геній – людина, яка змінює парадигму, змінює точку зору на світ.

УЯВІТЬ: ВИКРИВЛЕНИЙ ПРОСТІР, В ЯКОМУ ВСЕ РУХАЄТЬСЯ ПО ПРЯМИХ!

- Так. А у випадку з Ейнштейном?

- Давайте я вам поясню. (Ех, шкода, що свого часу я не став студентом фізмату, тепер не сидів би з відкритим ротом. – О. Р.) От раніше, в до-Ейнштейнівську епоху, багато хто намагався побудувати теорію гравітації. Але в чому полягала проблема? Тоді вже існувала так звана спеціальна теорія відносності, до розвитку якої доклався Альберт Ейнштейн.

- Тобто, це відкриттям здійснив не один Ейнштейн?

- Ні, це була спеціальна теорія відносності, яка описувала, наприклад, як поширюється світло. Саме в цю теорію відносності Ньютонівська теорія гравітації не вписувалася. Вона була неінваріантною щодо перетворень системи відліку, названих ім'ям нідерландського фізика-теоретика Гендріка Лоренца (лінійні, або аффінні – перетворення векторного псевдоевклідового простору, що зберігають довжини або, що еквівалентно, скалярний напрям векторів. – О. Р.). І багато вчених намагалися побудувати теорію, яка б вписувалася в теорію відносності. Існували певні шляхи, які здавалися очевидними – за аналогією з іншими теоріями. Спочатку Альберт Ейнштейн теж рухався цим шляхом, але безуспішно.

- У чому була причина невдач?

- Тоді вчені будували теорію гравітації як теорію особливого поля в геометрично плоскому просторі-часі, і вона виглядала чудовою і простиою. Але коли почали вивчати, що вона передбачає, щось не складалося.

- Наприклад?

- Виходило, наприклад, що поблизу Сонця або в полі гравітації Землі промені світла йдуть строго по прямій. Вони не відхиляються вниз, не притягуються Землею, а завжди йдуть прямо! Такої точки зору Ейнштейн не сприймав, адже у нього вже сформувалася концепція, що в полі тяжіння все повинно відхилятися, і промінь світла в тому числі.

- Чому Ейнштейн виявився двічі генієм?

- Кажуть, йому підказав ідею у 1912 році колега-науковець, австрійський математик, професор Празького університету Георг Пік. Під час бесіди з Ейнштейном він звернув його увагу на стару ідею – описати рух тіл в гравітаційному полі як рух по лініях найкоротшого шляху, але у викривленому просторі. Це ж зміна парадигми! Уявляєте?

- Мабуть...

- За цю ідею проникливий Ейнштейн схопився і зміг її розвинути за допомогою свого друга, швейцарського математика Марселя Гроссмана. Це було настільки нетривіально, що ті, хто згодом займався загальною теорією відносності, казали, що чекати такої теорії сміливо можна було ще півстоліття.

- Ейнштейн випередив час на півстоліття. Вірно?

- Так! Уявіть: викривлений простір-час, в якому все рухається по прямих!

ХТО НАПИСАВ ЦЮ П'ЄСУ?

- Останнє запитання. У загальних рисах я зрозумів теорію Великого вибуху. Але не розумію – як могли з матерії з'явитися простір і час?

- Теорія народження Всесвіту існує в декількох варіантах. Але яку б з них ви не взяли, все з'являється одночасно – і матерія, і простір, і час. Уявити матерію поза простором і часом сьогодні ми не можемо. Принаймні, наука на це не здатна. Теоретично простір є фундаментальною ареною/сценою, на яку виходять Герої. Матерія може вийти на цю сцену і щось робити... А якщо цієї сцени немає, тоді матерії нікуди вийти, їй немає куди рухатися? Питання, питання, питання...

- Юрію, хто написав цю п'єсу? Як ви думаєте?

- Абсолютно незрозуміло. Лише смутні фантазії на цю тему.

- Що буде зі світом, коли нарешті все розлетиться?

- Згідно із сучасним уявленням, коли все розлетиться, завдяки приливним силам місцеві галактики зіллються одна з одною. Візьмемо, наприклад, галактику Андромеди. Вона схожа на Чумацький шлях, але трохи більше, і наближається до нас. Через кілька мільярдів років вона...

- Зіткнеться з нами?

- ...зіллється з нами, з Чумацьким шляхом... Зірки пройдуть одна повз одну. Реально зірки рідко стикаються, тому що знаходяться дуже далеко одна від одної. Отже, все зіллється в одну галактику. А ті галактики, що віддаляються від нас, вони полетять за так званий горизонт подій, – перестануть бути видимими. Це відбудеться приблизно через 10-15 мільярдів років. Якщо хтось ще буде жити в нашій галактиці, йому буде здаватися, що він живе на острові, в єдиній зоряній системі, а навколо Порожнеча – чорне небо, і нічого більше.

- Астрономи втратять роботу, а астрофізики залишаться при справі?

- Ми живемо в цікаву космологічну епоху: мільярд років туди, мільярд років сюди, і вимальовуються абсолютно різні картини світобудови.

- Величезне спасибі за розмову, було неймовірно цікаво. Костянтин Ціолковський втішав: "Сколько ни представляйте себе чудес, не перещеголяете мир".

- Будь ласка.

- Думаю, висловлю загальну думку, хотілося з вами зустрітися ще раз.

- Дякую.

- Яку тему ми б могли заявити?

- Складно сказати... Ви про фізику? Темна матерія, темна енергія...

Олександр Рудяченко. Київ
Фото Олени Худякової