Ճշտի վերածված սխալը. Ինչպես Էյնշտեյնը «սարքեց ինքն իր գլխին» ու փոխեց Տիեզերքի մասին պատկերացումները
Գիտական աշխատանքի մի մասը հիմնված է գիտնականի անձնական նախասիրությունների վրա։ Նա ձգտում է փնտրել ու գտնել աշխարհի այն նկարագրությունը, որն առավելագույնս արտացոլում է իր էսթետիկ ու փիլիսոփայական հայացքները։ Այդուհանդերձ, համաշխարհային գիտության պատմության մեջ քիչ չեն դեպքերը, երբ նման փնտրտուքները բերել են դիամետրալ հակառակ արդյունքի։ Նման իրավիճակում իսկական գիտնականին մնում է միայն հաշտվել նոր իրողության հետ, որովհետև գիտությունը պահանջում է առաջին հերթին օբյեկտիվություն ու անկախություն անձնական նախասիրություններից։
Նման հատկանշական պատմություններից մեկը տեղի ունեցավ 20-րդ դարասկզբին` Ալբերտ Էյնշտեյնի հետ։ PAN-ը պատմում է, թե ինչպես գիտնականի հեղափոխական տեսությունը փոխեց նրա պատկերացումները Տիեզերքի մասին։
ԷՅՆՇՏԵՅՆ VS ՆՅՈՒՏՈՆ
Չնայած իր հեղափոխական մտքերին, Էյնշտեյնը բավականին պահպանողական էր Տիեզերքի դինամիկային վերաբերող հարցերում։ Սակայն մեր պատմությունը պետք է սկսենք գիտական մտքի ավելի վաղ ժամանակներից, ավելի կոնկրետ` Իսահակ Նյուտոնից։ Տիեզերքը նյուտոնյան ֆիզիկայում ստատիկ է, հավերժական ու անվերջ։ Տարածությունն ու ժամանակը բացարձակ, միմյանցից անկախ էություններ են և հանդես են գալիս որպես անշարժ, քարացած ու անփոփոխ ֆոն` տեղի ունեցող բոլոր իրադարձությունների համար։
Նյուտոնյան ֆիզիկայի այս պատկերացումներն այնքան կարծրացած էին ժամանակի գիտական մտքի մեջ, որ ցանկացած իրեն հարգող գիտնական ուղղակի պարտավոր էր հետևել դրանց` անկախ ամեն ինչից, ու Էյնշտեյնը բացառություն չէր։ Ու անգամ երբ իր ստեղծած նոր տեսությունը սկսեց նյուտոնյան ստատիկ տիեզերքին հակասելու նշաններ ցույց տալ, Էյնշտեյնը խնդիրը փնտրում էր ոչ թե Նյուտոնի, այլ իր տեսության մեջ։ Այ թե որքան ուժեղ էր ավանդույթի ուժը, որն անփոփոխ էր մնացել ավելի քան երկու հարյուրամյակ։ Էյնշտեյնը բացել էր Պանդորայի արկղը, այնտեղից դուրս եկած ուժը պատրաստ էր ջնջել աշխարհի մասին բոլոր նախկին պատկերացումները, սակայն ինքը` գիտնականը, դիմադրում էր դրան։
Լավ, որպեսզի մեր պատմությունը հասկանալի լինի, եկեք այն կանոնակարգենք ու սիստեմատիզացնենք։ Ուրեմն, լինում է, չի լինում, նյուտոնյան մեխանիկա է լինում, որն իշխում է գիտական պատկերացումներում ավելի քան 200 տարի ու հիմնված է լինում հազարամյակների ընթացքում կուտակված ու ինտուիտիվ հասկանալի ընկալումների վրա։ Համաձայն այդ պատկերացումների, Տիեզերքը անփոփոխ, անվերջ մեծ բեմ է` բաղկացած երեք տարածական չափումներից ու մեկ ժամանակից, որը բացարձակ է տարածության բոլոր կետերում։ Իսկ նյութը` աստղերը, մոլորակները, մարդիկ ու նրանց գլխին ընկնող խնձորները, այդ անփոփոխ բեմի դերասաններն են, որոնք շարժվում են, փոխազդում, հայտնվում ու անհետանում, սակայն այս ամբողջ խառնաշփոթը բեմի վրա ոչ մի կերպ չի ազդում։ Բեմն անփոփոխ է։
Նյուտոնյան մեխանիկան իդեալական է աշխատում ոչ մեծ էներգիաների ու արագությունների դեպքում։ Եթե ձեզ անհրաժեշտ է հաշվել, թե ինչ ուժ է ազդում մարդու գլխի վրա` ծառից խնձորի ընկնելու դեպքում, դուք կարող եք կատարել բավականին ճշգրիտ հաշվարկներ` առանց հաշվի առնելու տարածությունը, որում գտնվում են խնձորը, մարդը, ծառը, ամբողջ մոլորակը, դուք կարող եք մտածել, որ այդ տարածությունն ուղղակի բեմ է, որը ոչ մի բանի վրա չի ազդում, ու դուք չեք սխալվի։ Սակայն նույն նյուտոնյան մեխանիկան դադարում է ադեկվատ պատասխաններ տալ շատ ավելի բարձր էներգիաների ու արագությունների դեպքում, ու 20-րդ դարի սկզբին Էյնշտեյնն առաջինն էր, ով փորձեց ընդլայնել այն` էքստրեմալ պայմաններին բավարարելու համար։
Արդյունքում, ծնվեց լրիվ նոր, հեղափոխական տեսություն` հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը (ՀԸՏ), որն իր ամբողջ էությամբ հակասում էր Նյուտոնին։ Պարզվեց, որ եթե մարդու գլխին ընկնող խնձորը շարժվի մերձլուսային արագությամբ, սկսելու են տեղի ունենալ ծայրահեղ տարօրինակ բաներ։ Տարածությունը, որը սովորական պայմաններում հանդես էր գալիս որպես անփոփոխ, չեզոք բեմ, սկսելու է կորանալ խնձորի ահռելի էներգիայի ազդեցությամբ, իսկ տարածության կորությունն ազդելու է խնձորի հետագծի վրա։ Բայց դա դեռ ամենը չէ։ Ժամանակը, որը նյուտոնյան պատկերացումներում բացարձակ էր տարածության բոլոր կետերում, նույնպես իրեն տարօրինակ է պահում. հեռվից խնձորին հետևող դիտորդի համար ժամանակի ընթացքը լրիվ այլ է, քան այն դժբախտի համար, ում գլխին ընկնելու է մերձլուսային արագությամբ ընթացող միրգը։ Եթե կարճ` Էյնշտեյնը պարզեց, որ ՀԸՏ-ում տարածությունն ու ժամանակը ոչ միայն առանձին չեն, այլ մեկ միասնական օբյեկտի` տարածաժամանակային կոնտինուումի բաղադրիչներն են, այլև դրանք ստատիկ չեն, ունեն դինամիկա, որը կախված է նյութի դինամիկայից, որի դինամիկան էլ կախված է տարածության ու ժամանակի դինամիկայից։ Բեմը, որի մասին մենք խոսում էինք, թատերական ներկայացման նույնքան ակտիվ ու ճկուն, նույնքան փոփոխական մասնակից է, որքան դերասանները։
ԷՅՆՇՏԵՅՆ VS ՖՐԻԴՄԱՆ
Շատ շուտով պարզ դարձավ, որ Էյնշտեյնի սկսած գիտական հեղաշրջումը շոշափելու է նաև տաբուավորված թեմաներ, հատկապես` ստատիկ Տիեզերքը։
1922-ին երիտասարդ ռուս գիտնական Ալեքսանդր Ֆրիդմանը կիրառեց ՀԸՏ-ն միատարր ու իզոտրոպ Տիեզերքի համար ու հայտնաբերեց, որ այն կարող է նաև ստատիկ չլինել։ Ամբողջ Տիեզերքը կարող է գտնվել ժամանակի մեջ ընթացող դինամիկ պրոցեսների մեջ, իսկ բուն դինամիկան կախված է Տիեզերքում առկա նյութի միջին խտությունից, որից էլ կախված է տարածության կորությունը։ Եթե նյութի էներգիայի միջին խտությունը գերազանցում է ինչ-որ կրիտիկական արժեք, ապա Տիեզերքի տարածությունն ունի դրական կորություն, Տիեզերքը փակ է, ընդլայնումն աստիճանաբար դադարում է ու փոխարինվում սեղմմամբ։ Եթե էներգիայի միջին խտությունը հավասար է կրիտիկական արժեքին, տարածության կորությունը զրոյական է, այն հարթ է, իսկ ընդլայնումը սեղմումով չի փոխարինվում։ Նույնը վերաբերում է նաև կրիտիկականից ցածր խտությանը, սակայն այս դեպքում տարածության կորությունը բացասական է, Տիեզերքը` հիպերբոլիկ։
Ֆրիդմանի բանաձևերը կիրառելի են թե դինամիկ, և թե ստատիկ տիեզերքի համար, ու, ինչպես ամեն անգամ գիտության մեջ, խնդիրը լուծվեց դիտարկման շնորհիվ։ Հայտնաբերվեց, որ հեռավոր գալակտիկաների կարմիր շեղումն աճում է հեռավորության հետ մեկտեղ, ինչը տարածության ընդլայնման լավագույն ապացույցն էր։ Էյնշտեյնի գուրգուրած ստատիկ Տիեզերքը, իր իսկ ջանքերով, ոչնչացման վտանգի առաջ էր։
ԷՅՆՇՏԵՅՆ VS ԷՅՆՇՏԵՅՆ
Ալբերտ Էյնշտեյնը մեծ գիտնական էր։ Ոչ միայն իր ժամանակների, այլև բոլոր ժամանակների մեծագույն գիտնականներից մեկը։ Ու, որպես իսկական գիտության մարդ, պատրաստ էր զիջել իր փիլիսոփայական հայացքները փաստերի առկայության դեպքում։ Փաստերը` գալակտիկաների աճող կարմիր շեղման տեսքով, կհայտնվեն մի փոքր ուշ, իսկ մինչ այդ Էյնշտեյնը փորձում էր դիմադրել իր իսկ բանաձևերին։ Դեռ մինչև Ֆրիդմանի աշխատանքները, 1917-ին Էյնշտեյնը հայտնաբերեց, որ ՀԸՏ-ն սովորական դեպքում թույլ չի տալիս ստատիկ Տիեզերք. նյութի առկայությունն անխուսափելիորեն մեծացնում է տարածության կորությունը, ինչը ժամանակի հետ բերում է Տիեզերքի սեղմման։
Ընկալելով սա որպես տեսության խնդիր ու ձգտելով ամեն գնով պահպանել ստատիկ Տիեզերքը, Էյնշտեյնը դաշտի հավասարման մեջ արհեստականորեն ներդրեց այսպես կոչված տիեզերագիտական հաստատունը` ընդլայնող ուժ, որը հավասարակշռում է սեղմումն ու թույլ տալիս Տիեզերքին լինել ստատիկ։ Պետք է հիշել, որ հաստատունը ներդնելու միակ մոտիվացիան նյուտոնյան ֆիզիկայից մնացած ավանդույթը պահպանել էր, այսինքն` այն ուներ ավելի շատ փիլիսոփայական, քան գիտական նշանակություն։ Հետագայում, Ֆրիդմանի աշխատանքներն ու գալակտիկաների կարմիր շեղման դիտարկումները ստիպեցին Էյնշտեյնին հրաժարվել տիեզերագիտական հաստատունից։ Մեծ գիտնականը խոստովանեց, որ դա նրա կյանքի մեծագույն սխալն էր։ Սակայն Էյնշտեյնի նման հանճարների պարագայում անգամ սխալները հետագայում վերադառնում են որպես գրանդիոզ գիտական հանելուկներ։
ՄԵԾԱԳՈՒՅՆ ՍԽԱԼԸ
Ընդհուպ մինչև նախորդ դարի 90-ականների վերջերը տիեզերական դինամիկայի թեմայով կար հստակ կոնսենսուս. մեծ պայթյունից հետո Տիեզերքը ընդլայնվել է, սակայն ժամանակի հետ ընդլայնման արագությունը պետք է նվազի ճիշտ այնպես, ինչպես չէր ուզում, բայց ինչի հետ ի վերջո հաշտվեց Էյնշտեյնը։ Նա խոստովանեց իր սխալը, տիեզերագիտական հաստատունը զրոյացվեց, սակայն մեծ գիտնականի մահվանից 33 տարի անց այն կրկին վերադարձավ` լրիվ այլ պատճառներով։
1998-ին ֆիզիկոսներ Սոլ Պերլմուտերը, Բրայան Շմիդտն ու Ադամ Ռիսսը փորձում էին դիտարկման միջոցով գնահատել, թե ինչ արագությամբ է դանդաղում Տիեզերքի ընդլայնումը մեծ պայթյունից հետո։ Գերնոր աստղերի դիտարկումները, սակայն, տվեցին լրիվ անսպասելի արդյունք. պարզվեց, Տիեզերքի ընդլայնումը ոչ միայն չի դանդաղում, այլև շարունակվում է արագացմամբ։ Անհասկանալի ինչ-որ ուժ ստիպում է տարածությանն ընդլայնվել ավելի ու ավելի արագ, ու դրա լավագույն բացատրությունը... այո, այո, Էյնշտեյնի ոչ զրոյական տիեզերագիտական հաստատունն է։ Այսպես, գիտնականի մեծագույն սխալը ոչ միայն սխալ չէր, այլև սկիզբ դրեց ժամանակակից տիեզերագիտության ամենատարօրինակ ու դեռ անբացատրելի երևույթի` մութ էներգիայի ուսումնասիրությանը։