Диалоги (апрель 2003 г.) - Александр Гордон

Потом было много работ предшественников этой теории ещё в 19-ом веке. Так сказать, не из пустоты всё это появлялось. Но, тем не менее, то, о чём говорит Александр Николаевич, – это некий ренессанс полевого подхода, вернее, попытка уравнять все взаимодействия, все физические взаимодействия.

А.Г. Единая теория, о которой так долго говорили большевики…

В.Л. Является ли гравитация выделенным взаимодействием или не является всё-таки?

А.П. Я уже попытался сказать, что она является выделенной. Потому что этот самый фон физический, если мы его без всяких приближений рассматриваем, его определить нельзя.

В.Л. Есть некие вещи, которые всё-таки непреодолимы в полевых теориях.

А.П. Да. Но, кстати, её мощь можно увидеть на одном примере очень интересном. Опять же, если мы вернёмся к замкнутой Вселенной, которая описывается трехмерной сферой, то можно на самом деле показать, что её энергия, импульс и все остальные сохраняющиеся величины – ноль, как и должно быть для замкнутого мира. С помощью полевой теории этот замкнутый мир рассматривается просто как некое гравитационное поле, расположенное в плоском бесконечном пространстве Минковского. Она обладает таким свойством, и, в общем-то, так и должно быть, то есть это соответствует истине.

Но раз мы к космологической модели вернулись, может, мы вернёмся как раз к космологической постоянной…

В.Л. Да, и всё-таки… Я начал с принципа Маха и чётко сказал, что современное научное сообщество его отвергает. Правда, не хорошо говорить «современное сообщество». Когда-то в советское время было модно говорить, что Ньютон кому-то сказал, что «я в гипотезе Бога не нуждаюсь»; вот так же сейчас современные релятивисты говорят, что «мы не нуждаемся в принципе Маха». Вот как не удивительно, каким-то хитрым боком этот принцип Маха всё-таки заставляет о себе говорить снова и снова. И сейчас это связано в первую очередь с тем, о чём вы говорили. С тем, что в последние годы открыто ускоренное расширение Вселенной.

И это ускоренное расширение Вселенной можно интерпретировать на самом деле так, что космическая пустота на самом деле заполнена некоей энергией, обладающей антигравитационными свойствами. Причём заполнена по современным данным фактически на 70 процентов, то есть она превалирует. Мы живём в мире, состоящем из этой энергии космического вакуума.

Я хочу сказать, что если мы вернёмся ко времени создания общей теории относительности, то мы увидим, что эта ситуация является не новой для общей теории относительности. На самой заре создания общей теории относительности, когда Эйнштейн, пытаясь воплотить принцип Маха, создал геометрическую теорию гравитации, он начал искать, каким образом ему можно инерционные свойства тел объяснить гравитирующим действием неких удалённых масс.

И он быстро, очень быстро столкнулся с трудностями. Потому что эти массы, когда он их располагал на каком-то расстоянии, даже на очень большом, – они начинали динамически то расширяться, то сжиматься. И вдруг он заметил, что, оказывается, в его теории есть некая свобода, туда можно добавить некий «лямбда-член» так называемый. Когда-то мой учитель и наш общий учитель Яков Борисович Зельдович говорил, что это джин, выпущенный из бутылки, и долгое время никак его не могли обратить в ноль. Так вот, этот космологический член фактически является той самой энергией вакуума. Его можно интерпретировать как энергию пустоты. И если сейчас мы вернёмся обратно в 2003-й год и увидим, что вся Вселенная контролируется отрицательной энергией вакуума, то мы должны сказать: «Так пустоты-то нет на самом деле». И Эйнштейн, и, кстати, Де Ситтер, который впервые открыл Вселенную, заполненную такой пустотой, он как раз и говорил: «Зачем вам эти удалённые массы, которые обеспечивают инерцию, которая наконец разрешает спор между двумя наблюдателями, сидящими на двух шарах, так сказать?». Он говорил: «Вот есть энергия пустоты – возьмите её…»

Я как раз некоторое время назад выдвинул такую как бы совсем крайнюю точку зрения, что эта отрицательная энергия вакуума или «лямбда-член» должна не качественно, а количественно определять массу тел, массу элементарных частиц. Собственно, это реанимация принципа Маха на современном уровне.

Наблюдения показывают, что нет пустоты. В том смысле, в котором она понималась в 19-м веке: Вселенная есть пустота, заполненная энергией. И последние открытия, они, по-видимому, оставляют открытым и вопрос о том, так прав был Мах или нет? Вот такая ситуация сейчас с этим делом.

А.П. В связи с этим «лямбда-членом» остаётся проблема. Ведь квантовая теория предсказывает, что он должен быть очень большим, верно? А на самом деле то, что наблюдается, очень малая величина. Почему это происходит? Это остаётся открытым вопросом.

В.Л. Вот прекрасное замечание. Да, есть противоречия на современном уровне. Как мы теперь понимаем, впервые пустоту начал заполнять Эйнштейн, который хотел объяснить инерцию кривым пространством-временем. Есть работы, где он просто пытался из кривизны пространства-времени получить массу и инерцию, они были безуспешными. Но потом появилась новая наука, которая тоже начала заполнять пустоту, она появилась позже, это наука – квантовая механика. И известная идея Дирака о существование виртуальных частиц, о том, что вакуум не пуст – там есть виртуальные частицы, – это, на самом деле, есть воплощение идеи о том, что в пустоте должна быть энергия.

И смотрите, что получается. С одной стороны, современная квантовая теория даёт огромную энергию этого вакуума. Примерно на сто порядков больше, чем ту, которую мы сейчас наблюдаем во Вселенной.

Но мы знаем, что наука развивается сложным образом. Возможно, там происходит компенсация. Ведь нет теории квантовой гравитации, поэтому нет ответа на вопрос. Для меня кажется более важным следующее, что открытие энергии пустоты вакуума поднимает теорию относительности на более высокую величину.

Геометрическая теория Эйнштейна, она была создана таким образом, как будто бы она знала, что пустота не может быть пустой. Вот что удивительно. И в этом смысле общая теория относительности где-то уже приближается к самой загадочной из всех наук – к термодинамике. Все теории, созданные в ХХ веке, должны были оглядываться на законы сохранения энергии. Неизвестно, почему они должны работать – это принимается как постулат термодинамики. И в этом смысле «лямбда-член» Эйнштейна – это и есть некое совершенно удивительное предсказание одного из главных следствий квантовой механики – энергии вакуума. И на это хотелось бы обратить особое внимание. Но, конечно есть проблемы очень большие.

А.П. Возвращаясь, вернее, оставаясь в рассуждении о «лямбда-члене», на самом деле к нему подходят с разных точек зрения. Можно подойти с помощью некоего небольшого изменения самой геометрической теории. В теории Эйнштейна «лямбда-член» задаётся с самого начала, изначально. А можно немножко изменить построение теории, которое приведёт к каким-то уравнениям. Потом можно их решать, и в процессе этого решения «лямбда-член» возникнет как константа интегрирования. Уже на этом уровне мы опять будем иметь уравнение Эйнштейна с «лямбда-членом», но он может быть каким угодно – просто постоянной величиной. На основании этого происходят разные спекуляции. Вот, мол, как понять, почему «лямбда-член» действительно мал сейчас…

В.Л. Я перебью. В начале мы говорили о каких-то классических вещах. Александр Николаевич и я, мы стоим на классических позициях в смысле понимания гравитации и так далее. Но вот сейчас мы начинаем говорить уже о неких гипотезах, поскольку «лямбда-член», его значение в современной физике, или, говоря современным языком, просто энергия вакуума космического, энергия пустоты, отсутствие пустоты в природе – это сейчас только начинает осмысливаться в связи со старыми геометрическими идеями. И вот то, что сейчас Александр Николаевич говорит, он обращает внимание на то, что в последние годы появилось… Ведь смотрите, если «лямбда-член» есть, то возникает вопрос: вообще откуда он берётся? В теории относительности это просто константа, которую она допускает просто геометрически, умозрительно. Эйнштейну не нужен был эксперимент. Он пользовался простыми мысленными экспериментами. И он пришёл к идее общей теории относительности, внутри которой была заложена идея отсутствия пустоты, энергии пустоты. И то, что мы сейчас возвращаемся из очень простых принципов к идее отсутствия пустоты, сейчас заставляет нас уже ставить новый вопрос: а почему «лямбда-член» таков, каким мы его сейчас видим? И вот здесь ряд очень новых, интересных идей может быть.

А.П. Я продолжу. Итак, оказывается, что «лямбда-член» может быть другим. И если мы попытаемся перейти от классической теории к квантовой (вот что это такое – различия), то оказывается, что как бы можно построить много-много Вселенных с различными «лямбда». И можно построить некую функцию, которая описывает вероятность с какой возникнет Вселенная с данной «лямбда», и так для всего непрерывного спектра, скажем, от минуса до плюса. И окажется, что более всего вероятно возникновение Вселенных как раз с «лямбда» очень близкой к нулю. То есть примерно с той, которая наблюдается сейчас. Хотя не будет точно указано, что она точно равна нулю, что мы, в общем-то, сейчас и наблюдаем.