Петр Демьянович Успенский

Новая модель вселенной (Часть 3)

образом, выводы о геометрической структуре материи можно сделать только в том случае, если основывать свои соображения на состоянии материи, как на чЈм-то нам известном. Из опыта мы знаем, что... скорости звЈзд малы по сравнению со скоростью распространения света. Благодаря этому мы можем очень приблизительно прийти к выводу о природе вселенной в целом, если рассматривать материю как пребывающую в состоянии покоя...

Мы могли бы представить себе, что с точки зрения геометрии наша вселенная ведЈт себя наподобие поверхности, которая в отдельных частях неравномерно искривлена, но нигде явно не отклоняется от плоскости; это нечто вроде поверхности озера, покрытого рябью. Такую вселенную можно назвать квази-евклидовой вселенной. Что касается еЈ пространства, то оно будет бесконечным. Но расчЈт показывает, что в квази-евклидовой вселенной средняя плотность материи неизбежно будет равна нулю.

Если нам нужна во вселенной средняя плотность материи, которая хотя бы на малую величину отличается от нулевой, такая вселенная не может быть квази-евклидовой. Наоборот, результаты расчЈтов показывают, что, если материя равномерно распределена во вселенной, такая вселенная непременно будет сферической или эллиптической. Поскольку в действительности распределение материи неоднородно, подлинная вселенная в отдельных своих частях будет отличаться от сферической. Но она непременно будет конечной. Действительно, теория показывает нам простую связь между протяжЈнностью пространства вселенной и средней плотностью материи.'

Последнее положение несколько по-иному рассматривается Э.С. Эддингтоном в его книге 'Пространство, время и тяготение':

После массы и энергии есть одна физическая величина, которая играет в современной физике очень важную роль - это действие (определяемое как произведение энергии на время).

В данном случае действие - просто технический термин, и его не следует путать с 'действием и противодействием' Ньютона. В особенности же важным оно представляется в теории относительности. Причину увидеть нетрудно. Если мы желаем говорить о непрерывной материи, которая присутствует в любой точке пространства и времени, нам придЈтся употребить термин плотность. А плотность, помноженная на объЈм, даЈт массу, или, что то же самое, энергию. Но с нашей пространственно-временной точки зрения куда более важным является произведение плотности на четырЈхмерный объЈм пространства и времени; это действие. Умножение на три измерения даЈт массу, или энергию; а четвЈртое умножение - их произведение на время.

Действие есть кривизна мира. Едва ли удастся наглядно представить себе это утверждение, потому что наше понятие о кривизне проистекает из двухмерной поверхности в трЈхмерном пространстве, а это даЈт слишком ограниченную идею возможностей четырЈхмерной поверхности в пространстве пяти и более измерений. В двух измерениях существует лишь одна полная кривизна, и если она исчезнет, поверхность будет плоской или еЈ, по крайней мере, можно развернуть в плоскость...

Повсюду, где существует материя, существует и действие, а потому и кривизна; интересно отметить, что в обычной материи кривизна пространственно-временного мира отнюдь не является незначительной. Например, кривизна воды обычной плотности такова же, как и у пространства сферической формы радиусом в 570 млн. км. Результат ещЈ более удивителен, если выразить его в единицах времени; этот радиус составляет около половины светового часа. Трудно по-настоящему описать, что это значит; по крайней мере, можно предвидеть, что шар радиусом в 570 млн. км обладает удивительными свойствами. Вероятно, должна существовать верхняя граница возможного размера такого шара. Насколько я могу себе представить, гомогенная масса воды, приближающаяся к этому размеру, может существовать. У неЈ не будет центра, не будет границ, и каждая еЈ точка будет находиться в том же положении по отношению к общей массе, что и любая другая еЈ точка, - как точка на поверхности сферы по отношению к поверхности. Любой луч света, пройдя в ней час или два, вернЈтся к исходному пункту. Ничто не сможет проникнуть в эту массу или покинуть еЈ пределы; фактически она сопротяжЈнна с пространством. Нигде в другом месте не может быть иного мира, потому что 'другого места' там нет'.