Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе - Лорен Грэхэм

Амбарцумян критиковал как идеалистические, так и механистические космологические школы. Идеалисты, по его словам, играли на отсутствии знания и затруднениях, возникавших при попытках ответить на необычайно сложные вопросы, обращаясь либо к эпистемологическому идеализму, либо к религии. Механисты, напротив, упрощали природу, пытаясь объяснить все на основе уже известных принципов и не будучи в силах понять необходимость новых концептуализаций, Амбарцумян применил эту модель двух ошибочных космологических школ к проблеме явления красного смещения и его применения к структуре Вселенной. Он отмечал, что некоторые физики и астрономы допускали, что метагалактика идеально однородна, и далее выдвигали мысль о том, что этот тип системы заполняет всю Вселенную[990]. Принимая во внимание красное смещение, они применяли эйнштейновскую интерпретацию гравитации к гипотезе однородной Вселенной и далее делали заключение о том, что Вселенная конечна и расширяется (такая модель выше указывалась как модель Эйнштейна — де Ситтера, IIa). По словам Амбарцумяна, в этот момент вмешались философы-идеалисты и соответственно настроенные физики, они выдвигали эффектные заключения о творении мира и таинственной силе, ответственной за его создание. Согласно Амбарцумяну, этот последний шаг был полностью необоснованным. Он имел место, по его словам, лишь благодаря неадекватности знания о структуре метагалактики, оставлявшей место для «необузданных экстраполяций, которые увели эти гипотезы довольно далеко от настоящей науки…»[991].

Но позиции противоположного лагеря, представленного механистами, были не более обоснованны. «Без какого-либо экспериментального основания пытались утверждать, что красное смещение не связано с эффектом Допплера, а имеет какую-то другую причину». Такой попыткой была гипотеза о том, что фотоны «стареют» за долгие промежутки времени; согласно этой интерпретации, смещение в сторону красного конца спектра будет результатом не скорости удаления, а изменения природы самого света. Причина того, что эти изменения не были до сих пор отмечены, по словам сторонников теории старения, заключалась в недостатке времени при лабораторных исследованиях. Амбарцумян, как и большинство других астрономов, полагал, что эта гипотеза старения была очень произвольной, она была объяснением, разработанным специально для того, чтобы избежать гипотезы расширения. Не существует других подтверждений старения фотонов, кроме астрономического красного смещения. Ученые не прибегают к объяснениям, зависящим от неизвестных и неподтверждаемых явлений, в случае, когда существует другое, хотя бы частично проверенное, объяснение, которое так же хорошо объясняет имеющиеся данные. Таким существующим объяснением являлся эффект Допплера. Амбарцумян писал об усилиях механистов и консерваторов, отрицавших интерпретацию Допплера, что они «потерпели полнейший крах»[992].

Но если взгляды самого Амбарцумяна на интерпретацию Допплера были сходными со взглядами большинства астрономов всего мира, то на каком же основании он критиковал этих астрономов? Вопросом, на котором сосредоточился Амбарцумян в процессе выработки своей собственной интерпретации, по крайней мере до конца 50-х годов, был вопрос об однородности Вселенной. Ко времени формулировки Хабблом отношения красного смещения Амбарцумян предположил, что внегалактическая туманность заполняет пространство с приблизительно постоянной плотностью. Из такого предположения следовало, что соотношение скорость — расстояние было линейным до расстояния 250 миллионов световых лет. С накоплением более полных и точных данных вопрос о линейности или нелинейности соотношения скорость — расстояние становится насущным. Это заключение имело для космологии важное значение: нелинейное отношение могло обозначать, что расширение нашей части Вселенной замедляется или ускоряется, что сделало бы затруднительными исследования и поставило бы под вопрос «возраст» Вселенной. Как отмечал Амбарцумян в 1959 г., «если двадцать лет тому назад можно было пытаться оправдать гипотезу об однородной плотности Вселенной тем, что, при отсутствии достаточных данных о распределении удаленных галактик, предположение об однородности Метагалактики является естественным, хотя, может быть, и очень грубым приближением, и если в то время такой взгляд находил некоторую опору в подсчетах Хаббла, то теперь положение коренным образом изменилось. Новые данные, касающиеся видимого и пространственного распределения галактик, оказались в полнейшем противоречии с предположением об однородности, хотя бы весьма грубо приближенной. Мне кажется, что если попытаться двумя словами охарактеризовать то представление о распределении галактик, которое начинает складываться за последние годы на основе новейших данных, то наиболее удачным выражением будет „крайняя неоднородность“»[993].

Разрабатывая собственные представления о неоднородной Вселенной, Амбарцумян заявлял о том, что сам по себе факт существования скоплений и групп галактик не обязательно является доказательством того, что они заполняют пространство с приблизительно одинаковой плотностью. Можно утверждать, что скопления и группы являлись лишь малыми островками, в обширном общем метагалактическом поле. Это общее поле может быть однородным или может изменяться в соответствии с непрерывным градиентом. Амбарцумян, однако, чувствовал, что астрономические исследования начала 50-х годов вели к заключению о тенденции к формированию групп и скоплений скорее как основной характеристике Метагалактики, чем как исключительной ситуации. Такое доказательство неоднородности вызвало кризис, так как под удар были поставлены основные космологические модели, — эту перспективу Амбарцумян не находил неприятной с философской точки зрения.

Вопрос однородности или неоднородности Вселенной и впоследствии остался трудным для Амбарцумяна. В конце 50-х годов новые данные привели Амбарцумяна к убеждению, что его теория неоднородной Вселенной все более оказывается под вопросом. До 1957 г. Амбарцумян основывал свои заключения на исследованиях, показывающих неоднородность Вселенной на протяжении до 20 миллионов парсеков[994]. Таким образом, на расстоянии 90 миллионов парсеков от Земли в созвездии Волосы Вероники астрономы могут наблюдать скопление галактик большее, чем все остальные близкие галактики. Если смотреть в других направлениях, то на расстоянии 90 миллионов парсеков нельзя обнаружить ни одной другой галактики таких же размеров. Таким образом, Амбарцумян чувствовал себя уверенным, делая вывод, что для утверждения однородности необходимо говорить об объемах с диаметром более 200 миллионов парсеков. Однако в 1957–1958 гг. Амбарцумян получил отчеты исследований Цвикки на Паломаре о том, что в объемах с диаметрами около миллиарда парсеков можно проследить распределение, приближающееся к однородному. Таким образом, в противоположность ранним взглядам Амбарцумяна, астрономы могли говорить о средней плотности материи на расстоянии миллиарда парсеков, которая была примерно равной плотности в области нашей галактики. Так что довод в пользу существующих космологических моделей вновь набрал силу. (В конце 70-х годов подтверждение однородности, разработанное Г. Рейни и другими астрономами, стало еще более сильным.)

Тем не менее Амбарцумян все еще горел желанием защищать свою характеристику Вселенной как «крайне неоднородной». Вселенная неоднородна в гораздо более широком смысле, чем распределение в ней материи, говорил он, например, она неоднородна в цвете галактик, электромагнитном излучении и т. д. Он назвал последнее «качественной неоднородностью»[995]. По его мнению, этот отдельный вид неоднородности становился все более явным. Так, он заключал: «Поэтому я позволю себе прибавить к констатируемой большой неоднородности в плотности и распределении числа галактик этот факт большого качественного разнообразия их населения. Это разнообразие все больше раскрывается по мере удаления на все большие и большие расстояния…

Таким образом, одна из основ современных упрощенных моделей Вселенной подрывается. Нет такой однородной Вселенной, о которой говорится в этих моделях. Но есть и второе обстоятельство: все эти модели принимают как основной постулат линейную зависимость скорости удаления от расстояния. К сожалению, для проверки этого допущения у нас не хватает точного знания расстояний галактик»[996].

Амбарцумян указывал, что астрономы часто радикально пересматривали шкалу расстояний, с которыми они работали; в 1952 г. В. Бааде, коллега Хаббла, сделал в Риме сообщение Международному астрономическому союзу, что известное до тех пор расстояние до туманности Андромеды, возможно, было в 2 раза меньше реального; в 1958 г. в Брюсселе несколько астрономов предложили увеличить шкалу расстояний до более удаленных галактик в 5–6 раз по сравнению с принятой до 1952 г. Каждое из этих изменений явно воздействовало на отношение расстояние — скорость. Соответственно, Амбарцумян сделал вывод, что Вселенная действительно расширяется, что подтверждается красным смещением, но что имеющиеся данные настолько неточны, что мы не можем делать выводы на их основе. Естественно, еще не установлено линейное соотношение между расстоянием и скоростью. По его мнению, обсуждения возраста Вселенной были не только философски необоснованными, но и научно преждевременными.