Наша Вселенная, быть может, и не вращается, но точно расширяется — и изменяется по мере расширения. Некоторые ученые утверждали, что действительно удивительной была бы неизменность физических законов в изменяющейся Вселенной. В 1937 году выдающийся физик Поль Дирак выдвинул особый аргумент такого типа. Он утверждал, что значение гравитационной постоянной Ньютона, G, возмож­но, уменьшается по мере старения Вселенной. Изменение равняется одной десятимиллиардной в год.

Интересен мотив Дирака.10-1 Он отмечал, что и гравитационная, и электрическая силы подчиняются закону обратных квадратов. Следовательно, соотношение грави­тации и электрической силы между, скажем, электроном и протоном является основной и чрезвычайно большой величиной: примерно 1039. Дирак удивился, обнаружив, что размер обозримой Вселенной (радиус Хаббла) превыша­ет размер протона тоже примерно в 1039 раз. Затем он вычислил, что количество атомов в обозримой Вселенной (это еще более грубое приближение) составляет пример­но 1078, квадрат 1039. Не желая рассматривать подобия как совпадение, он предположил, что между этими больши­ми числами должна быть какая-то связь. Он предположил, что постоянная Ньютона, G, может изменяться со старени­ем Вселенной так, чтобы два этих значения увеличивались одновременно.**

Влияние столь значительное, как представлял Дирак, теперь можно исключить, даже на основании свидетельств, имеющихся в нашей Солнечной системе. Если бы Дирак оказался прав, все орбиты планет постепенно расходились бы по спирали наружу с вычислимой скоростью по мере ослабления притяжения Солнца. Следовательно, Земля, ед­ва сформировавшись, находилась бы ближе к Солнцу, чем сейчас. Помимо того, Солнце было бы более ярким: под действием более мощной гравитации его внешние слои давили бы сильнее на раскаленное ядро, повышая мощность на выходе ядерного очага. Два этих свойства — более близ­кая к Солнцу Земля и более раскаленное Солнце — заста­вили бы вскипеть океаны в то время, когда Земля была молода, что противоречит сведениям геологии.

Сейчас нам известно, что G не уменьшается даже на сотую часть предложенной Дираком скорости. Лучши­ми подтверждениями тому являются результаты тщатель­ных наблюдений за космическими спутниками и двойными звездами, содержащими две нейтронные звезды, за орби­тами которых можно очень точно следить.

Из всех сил, действующих в космосе, только грави­тация наиболее явно связана с крупномасштабной Вселен­ной. Но могло ли космическое расширение каким-то об­разом вызвать изменения на атомном уровне — изменений электрических и ядерных сил, действующих в атомах, мас­сы и заряда каждого электрона и т.п.? Как рассказывалось в главе 2, еще 150 лет назад астрономы поняли, что звез­ды состоят из того же вещества, что и Земля. Мы знаем, что живем не в абсолютно беспорядочном космосе, где и атомы, и управляющие ими законы прихотливо различают­ся на разных звездах. Но свет очень далеких галактик был испущен, когда наша Вселенная была намного моложе и более сжата. Была ли тогда микрофизика иной, такой, кото­рая обнаружится после детального изучения этого древнего свечения?

В «штрих-кодах» спектров света самых отдаленных галактик заключено сообщение о том, что все атомы по­всюду очень схожи: далекие атомы отличаются от изучае­мых в лабораториях не более чем на одну миллионную. Ни заряды, ни массы электронов не изменились на бóльшую величину за миллиарды лет, прошедших с момента выхода света из этих галактик.

Другое серьезное ограничение исходит из удивитель­ного места: шахты Окло в Габоне, Западная Африка. На этом участке запасы урановой руды и воды образовались примерно два миллиарда лет назад и «достигли крити­ческой отметки». Геологические месторождения содержат продукты радиоактивного распада, происходившего в да­леком прошлом. Редко встречающийся элемент самарий представляет особый интерес, так как скорость его распа­да существенно изменилась бы, даже если заряд электрона всего на одну миллионную отличался бы от существующе­го значения. Тщательный анализ залежей в Окло, которым 2 миллиарда лет, ограничивает любые изменения в атомной физике так же строго, как и астрономические наблюдения.10-2

Далекие галактики находятся на таком расстоянии, что их свет начал странствие, когда возраст нашей Вселенной составлял примерно одну десятую от нынешнего. Но, быть может, более стремительные и глубокие изменения происходили еще раньше? Здесь лучшим свидетельством яв­ляется продукт ядерных реакций, происходивших в первые минуты после Большого взрыва (см. главу 5). От­клонения как гравитационного притяжения, так и свойств электронов на более чем несколько процентов изменили бы выход гелия и дейтерия, уменьшив их относительное содержание по сравнению с наблюдаемым.

Эти ограничения и так достаточно жесткие, но астрономам следует постоянно уточнять их, так как некоторые современные теории предсказывают очень медленные изменения. То, что появилось под названием «теорий Великого объединения», предполагает, что при критических температурах, создавшихся через 10-36 секунд после Большого взрыва, когда, видимо, произошла инфляция, электрические и ядерные силы были одинаково мощными; эти силы дифференцировались по мере охлаждения расширяющейся Вселенной. Но ожидаемые настройки случились бы, в таком случае, так рано, что «константы» оставались бы неизменными в течение всего времени, которое теперь можно исследовать. Другие, более радикальные идеи вовлекают дополнительные измерения, которые могли повлечь за собой более поздние и значительные изменения сил и других основных характеристик микромира. Следовательно, существует сильный стимул повышения чувствительности этих изысканий; возможно, астрономы могут таким образом создать определяющий тест для проверки новых радикальных теорий в микрофизике.

Наши домыслы о пространстве и времени разрушают­ся, когда мы пытаемся применить их в мельчайшем мас­штабе и самой ранней Вселенной. Нельзя описать так называемый масштаб Планка, не шагнув за пределы даже теории Великого объединения к теории, включающей гравитацию и согласовывающей ее с квантовым принципом. Это дело еще не закончено, но, чтобы его завершить, нам, похоже, придется отказаться от диктуемых здравым смыслом концепций непрерывного времени и трехмерного пространства.