Фэнтезийная Вселенная

В космологии — науке о Вселенной как о едином объекте — наряду с хорошо установленными фактами есть множество нерешенных вопросов. Мы знаем, что живем в расширяющейся Вселенной. Что возраст наблюдаемой Вселенной чуть меньше 14 млрд лет. Что вещество в молодой Вселенной было горячим и плотным. Что последние несколько миллиардов лет расширение идет всё быстрее и быстрее. Что, вероятно, на самой ранней стадии своей эволюции Вселенная расширялась очень быстро. И т. д. Но мы не знаем точно, какие формы материи вносят основной вклад в современную плотность (энергию) Вселенной. Каково происхождение темной энергии. Что было в самом начале. Что было до начала (и вообще, имеет ли такой вопрос смысл, а если имеет, то как его лучше сформулировать). По этому поводу существуют разнообразные гипотезы. Стандартные сводятся к набору: темное вещество, темная энергия, космологическая инфляция. Но даже здесь всё полно загадок. Например, есть много кандидатов в частицы темного вещества, существуют очень разные модели инфляции и темной энергии. Есть даже обсуждаемые модели без темного вещества (например, MOND), хотя косвенные аргументы в пользу его существования очень и очень сильные. Что уж говорить о том, что есть модели без инфляции и без темной энергии. Бестиарий космологических моделей очень велик!

Среди множества подходов к решению космологически вопросов уже достаточно давно были предложены различные модели пульсирующей Вселенной. В таком сценарии циклы расширения и сжатия следуют друг за другом, а то, что в популярной литературе принято называть Большим взрывом, соответствует началу нового цикла расширения. У подобных моделей есть свои привлекательные стороны (например, маскируется вопрос о «начале») и свои проблемы (что заставляет Вселенную сжиматься, если доминирует темная энергия, было ли когда-то начало и как тогда все началось, происходит ли накопление изменений в каких-то параметрах от цикла к циклу, что мы можем узнать о предыдущих циклах из наблюдений и т. д.). Книга Николая Горькавого посвящена именно моделям данного типа. Точнее, всё строится вокруг одной авторской модели, предложенной несколько лет назад.

Существенным моментом является то, что практически все ключевые идеи (вклад гравитационных волн в плотность энергии во Вселенной, природа темного вещества, причины смены замедленного расширения на ускоренное и т. д.), использованные автором для построения своей модели, как минимум не являются мейнстримными (т. е., у научного сообщества имеются серьезнейшие сомнения в их верности), а как максимум, содержат ошибки. Не удивительно, что статьи, в которых изложена модель, не вызвали интереса у профильного научного сообщества: после нескольких критических публикаций работы Горькавого по этой теме практически не цитируются.

При этом в своей книге, предназначенной для широкого читателя, автор, как правило, не оговаривает, насколько сделанные им предположения не укладываются или прямо противоречат современным данным и воззрениям, зачастую преподнося их как доказанные истины, что создает иллюзию надежности модели.

В аннотации и введении книги утверждается, что идеи, выдвинутые автором, позволили ему решить (заметим, решить, а не попросту предложить дискуссионные гипотезы, даже не нашедшие поддержки у коллег!) едва ли не все проблемы современной космологии разом. Так ли это на самом деле? На наш взгляд, в авторском подходе есть ряд серьезных проблем. Эти проблемы можно разделить на две части: физическую и астрофизическую. Начнем с физической.

1. Вклад гравволн в гравитационную массу

Модель основана на предположении о том, что гравитационные волны не вносят вклад в гравитационную массу. Т. е., например, согласно этой гипотезе, Вселенная, заполненная гравитационными волнами, будет иметь нулевую плотность. Соответственно, по мере испускания гравитационных волн (автор рассматривает только испускание гравволн черными дырами), плотность Вселенной падает, что приводит к «антигравитации».

На стр. 306 автор пишет: «изменение гравитационной массы черных дыр (из-за перехода части их массы в гравитационное излучение) вызывает появление антигравитации. Речь идет о влиянии на космологию не гравитационного излучения, а переменной массы черных дыр».

Заметим, что само по себе уменьшение массы не ведет к антигравитации, а ведет к ослаблению гравитационного притяжения, что не одно и то же.

Таким образом, по мнению автора, отпадает необходимость в наличии темной энергии: «Модель с переменной гравитационной массой должна решать проблему современного ускорения Вселенной или положительной космологической постоянной» (стр. 309).

Приводя аргументы в пользу своей модели, автор в основном ссылается на ранние работы по ОТО, когда природа гравитационных волн была недостаточно хорошо исследована (читатель может обратиться к интересному обзору arXiv:1810.07994 по истории изучения гравитационных волн).

Современное понимание ОТО состоит в том, что гравитационные волны обладают энергией, переносят ее, а значит, вносят вклад в полную плотность Вселенной.

Автор цитирует монографию Мизнера, Торна и Уиллера, в которой есть утверждение о том, что гравволны «не весят». Однако автор почему-то игнорирует подробный разбор в разделе 35.13 этого учебника (т. 3 стр. 194 по переводному изданию 1977 г., издательство «Мир»). Там написано: «С такой точностью тензор энергии-импульса гравитационных волн выступает наравне с любым другим тензором энергии-импульса. Он играет ту же роль в создании фоновой кривизны и в таком же виде входит в законы сохранения».

В чём же дело? Дело в том, что в цитируемой автором фразе (т. 2 стр. 104, раздел 20.4) речь идет о локализации энергии гравитационного поля. Но это совсем другой вопрос! Более того, чуть дальше в тексте (те же стр. 104–105) всё и разъясняется. Например: «Если вокруг области пустого пространства имеется концентрация гравитационных волн, то в этой области пространства создается чистое притяжение, означающее положительную массу-энергию» (в русском переводе есть неоднозначность из-за слова «вокруг», поэтому приведем английский оригинал по изданию 1973 г., стр. 467: “Surrounding a region of empty space where there is a concentration of gravitational waves, there is net attraction, betokening a positive net mass-energy in that region of space.”).

К слову, в современной космологии роль гравволн от сливающихся черных дыр рассматривают и учитывают, но эффект крайне мал (см., например, свежую статью arXiv:2507.23157, посвященную роли гравволн черных дыр в космологии, к слову, никаких ссылок на работы Горькавого в ней нет).

Собственно, на этом дискуссию можно было бы и закончить, поскольку без гипотезы о том, что вклад гравитационных волн в полную плотность энергии во Вселенной нулевой, вся модель рассыпается. Однако добавим пару пунктов, касающихся астрофизики (сюда же относим все виды наблюдений, касающиеся космологии).

2. Черные дыры как темное вещество

На протяжении десятилетий высказывались самые разные гипотезы о природе темного вещества. В том числе, рассматривались идеи о том, что черные дыры (в первую очередь, т. н. первичные, возникающие в течение первой секунды после начала расширения из флуктуаций плотности) могут объяснить недостающую массу. С течением времени, разнообразные наблюдения позволили дать очень сильные (и надежные!) ограничения на модели, в которых темное вещество объясняется черными дырами.

Современные данные (в первую очередь, речь идет о данных по микролинзированию, см. arXiv: 2002.12778, а также новую работу arXiv:2507.13794) исключают возможность того, что всё темное вещество (или его значительная часть) обеспечивается черными дырами звездных масс. А именно такую гипотезу автор представляет в книге, не оговаривая существующие ограничения.

Ограничения на вклад черных дыр в темное вещество по данным работы arXiv:2507.13794. По горизонтальной оси отложена масса черных дыр. По вертикальный — их вклад в темное вещество в долях критической массы. Чем ниже проходит кривая, тем сильнее ограничение. Например, красная сплошная линия дает ограничение примерно 1% для масс порядка 0,01 массы Солнца. Результат получен благодаря многолетнему поиску событий микролинзирования. Красная область соответствует наиболее консервативным и свежим результатам. Видно, что в диапазоне масс от массы Нептуна до масс наиболее массивных звезд вклад черных дыр не может превосходить 20%. Менее консервативные пределы (серые области) понижают это значение до нескольких процентов.

3. Космологические данные

В книге автор приводит аргументы, связанные с астрономическими наблюдениями, свидетельствующие, по его словам, в пользу предложенной им модели. Так, например, автор утверждает, что обнаружена космологическая анизотропия и «мы видим центр Вселенной».

Стр. 207: «Почему мы не видим этого центра мира на нашем небе? На самом деле, вероятно, мы его видим, но пока не осознаём этого. Центр Вселенной должен располагаться в районе Южного полюса, где концентрируются оси различных анизотропных эффектов».

Мягко говоря, такая точка зрения не пользуется сколь-нибудь заметной поддержкой среди космологов (видимо, даже такая альтернатива темному веществу как MOND пользуется большей популярностью). Пока нет никаких надежных данных в пользу анизотропии Вселенной, а уж тем более в пользу «наблюдения центра Вселенной» (см.,например, классическое исследование arXiv:1605.07178 и более свежую работу arXiv:2506.14878, а также ссылки в них). Разумеется, это не мешает теоретикам разрабатывать модели с анизотропией. Но тогда ключевым моментом является необходимость удовлетворить жестким и разнообразным пределам на разные виды анизотропии в рамках исследуемых сценариев. И уж конечно, нельзя использовать ненадежные данные единичных групп в качестве решающего подтверждения теоретического построения.

Современные пределы на анизотропию расширения Вселенной. Из статьи arXiv:2506.14878. Синие линии соответствуют данным по сверхновым (относительно близкая Вселенная). Красные — по реликтовому фону (ранняя эпоха). По горизонтальной оси отложен угол, внутри которого проводилось усреднение. Для поиска глобальной анизотропии показательно значение 60 градусов. Предел на анизотропию для этого значения дает менее 0,4%. Подчеркнем, речь идет именно о пределе. Никакой анизотропии в исследовании не обнаружено.

Можно приводить и другие неточности или натяжки при использовании астрономических данных (например, когда речь идет о роли сверхмассивных черных дыр в формировании галактик), а также крайне экстравагантную гипотезу «большой черной дыры», привлекаемую для смены знака второй производной масштабного фактора (что необходимо для объяснения наблюдаемой на z~0,5 смены замедления на ускорение в расширении Вселенной). Однако, пожалуй, это будет излишним.

Суммируя, можно сказать, что модель Горькавого основана на неверном базовом предположении, а кроме того, в аргументации автор ссылается на ненадежные (или не подтвердившиеся) астрофизические данные. Что-то, разумеется, можно обсуждать в контексте научных дискуссий (на семинарах и т. п.), но выносить это в виде научно-популярного материала для широкой непрофессиональной публики, подавая как важный научный результат, — крайне странно.

Отметим, что работы Николая Горькавого были практически проигнорированы научным сообществом. Сразу после появления первого препринта в Архиве (arXiv.org) появились заметки известных астрофизиков Абрамовича и Ласоты (arXiv: 1608.02882, 1608.07136) с краткой критикой работы. Нам не удалось найти работы, которые использовали бы (а не мельком упоминали) статьи Николая Горькавого по теме пульсирующей Вселенной. Да и упоминаний-то раз-два и обчелся. Показательно, что на работу с Мазером по данным базы NASA ADS вообще нет ссылок, кроме нескольких случаев самоцитирования (причем только в работах самого Горькавого, даже Мазер на нее не ссылается). Ситуация выглядит довольно парадоксальной: по заявлениям, которые читатель находит в книге, автором решены главные вопросы о природе темного вещества и темной энергии (по этой тематике выходят многие сотни публикаций в год!), а большое космологическое сообщество (в котором много и ученых, разрабатывающих более стандартные подходы, и исследователей, изучающих альтернативные варианты), дав резкую критику исходной работы, практически полностью игнорирует это.

После критики модели Николая Горькавого сделаем несколько общих замечаний о популяризации естественно-научного знания.

Безусловно, научно-популярные книги (а также статьи, лекции, видео и т. п.) должны быть разными. Они могут быть рассчитаны на разную аудиторию. Содержать базовую информацию или же, наоборот, рассказывать о самых передовых работах. Речь может идти о надежно установленных фактах или же о нерешенных вопросах и дискуссиях вокруг них. Наука существует, пока есть что исследовать. Поэтому формулирование новых гипотез и работа с ними — неотъемлемая (а, может быть, и основная) часть научных исследований. Гипотез появляется великое множество. Даже если мы говорим о космологических проблемах, посмотрев свежие статьи в Архиве (arXiv.org) можно убедиться, что ежедневно (за исключением выходных и праздничных дней) там появляется множество (!) статей с новыми предложениями, касающимися как очень частных вопросов, так и более глобальных (новые модели инфляции, новые кандидаты в частицы темного вещества, новые попытки обосновать альтернативные модели, такие как MOND, например). Насколько уместно каждой из них посвящать научно-популярную книгу, создавая впечатление, что «решена проблема темного вещества» или еще какая-то не менее глобальная задача?

На наш взгляд, представлять широкой публике (т. е. тем, кто не является специалистом в узкой области, а потому не имеет возможности воспринимать информацию на профессиональном уровне сложности) гипотезы, не нашедшие адекватного отклика в профессиональной среде, да еще выдавать их за какое-то окончательное решение, неуместно. Тем более странно, когда это делает сам автор гипотезы.

Гипотезы, активно обсуждаемые в данный момент научным сообществом, могут стать героями интересной научно-популярной книги. В идеале, автором мог бы быть человек «над схваткой», не связанный конфликтами интересов ни с одной из обсуждаемых гипотез. Главное, не вводить читателей в заблуждение относительно точки зрения научного сообщества.

В заключение рецензии подчеркнем, что мы являемся противниками цензуры. Самые разные точки зрения могут быть опубликованы и озвучены. В том числе, совершенно неверные и вводящие в заблуждение. Не нужно, например, запрещать писать книги даже о «плоской Земле». Однако вряд ли такую книгу можно назвать хорошим научпопом. О плоском мире лучше писать фэнтези, как Пратчетт.

Редакция «Элементов» благодарит Алексея Сивухина (Центр АРХЭ), по инициативе которого была написана эта рецензия.