Действительно, на основе такой информации это теоретически возможно, если предположить, что такая информация могла бы быть получена без помех. Однако на практике избежание помех является трудной, можно сказать, невыполнимой задачей, поскольку расстояние до изучаемых объектов непросто определить с достаточной степенью точности, а также сложно установить природу этих объектов с достаточной степенью достоверности, и наконец, ввиду больших трудностей в получении подобной информации, из-за очевидного искажения изображений всех дальних объектов, а также неизвестности их относительных скоростей. Чем дальше в прошлое Вселенной направлены наши наблюдения, тем выше степень их неопределенности.
Какими же должны быть астрономические наблюдения? Когда они ведутся вне рамок какой-либо определенной космологической теории, как, например, картирование галактик, это может дать неожиданные результаты: обнаружение гигантских структур на супергалактическом уровне, группы галактик, образующие стены, а также «колодцы», практически полностью лишенные галактик. Однако подобный подход нечасто применяется в современной астрофизике и космологии – не только из-за вышеуказанных сложностей в ведении наблюдений, но и из-за низкой способности результатов давать значимые объяснения на космологическом уровне. Например, результаты картирования галактик говорят нам лишь о геометрии и распределении вещества в обозреваемом участке Вселенной, не разъясняя причины и природу наблюдаемого.
Интерпретация космологических наблюдений зависит от их астрофизического понимания. Космологический же анализ зависит от того, в каком направлении велся поиск, оставляя большое пространство для маневра и помогая выживать теориям, даже когда наблюдаемые данные не совсем совпадают с предсказанными. Более того, после каждой серии новых наблюдений в космологии допустимо немного подправлять теорию, что иной раз делает ее менее уязвимой для проверки новыми результатами, полученными в следующей серии наблюдений. То есть в космологии принято подглядывать в конец учебника, подсматривая правильные ответы. Конечно, когда наблюдения приходят в полное противоречие с теорией, тогда она отправляется на покой, хотя иногда ненадолго, ибо частенько старые теории реанимируются и вновь пускаются в оборот.
По крайней мере, стандартной космологической теории необходимо оставаться в пределах разумных тестов, а именно: например, Вселенная не должна быть моложе, чем самые старые звезды, находящиеся в ней. Такие казусы случались с космологической теорией в недалеком прошлом. Однако здесь на подмогу приходит аргумент: насколько мы можем полагаться на точность определения возраста звезд?
Несмотря на то что в понимании эволюции звезд астрофизики достигли наиболее впечатляющих успехов и теория синтеза элементов в результате термоядерного синтеза представляется весьма обоснованной, ошибка в определении возраста тех или иных звезд все же может быть значительной. Необходимость оставаться в пределах соответствия с основными наблюдениями является основным условием для того, чтобы космология считалась, хотя бы отчасти, наукой эмпирической.
Горизонт возможных астрономических наблюдений постулируется на основе утверждения стандартной космологической теории, что в силу расширения, а теперь и ускоряющегося расширения Вселенной, существуют объекты достаточно удаленные и продолжающие удаляться от нас со сверхсветовой скоростью (что, кстати, не противоречит запрету Эйнштейна на существование сверхсветовой скорости, ибо речь идет не о движении материальных объектов, а имеется в виду расширение самого пространства). Свет от этих объектов никогда не сможет достигнуть наблюдателя на Земле. Таким образом, мы не сможем увидеть настолько удаленное прошлое, которое могло бы разъяснить нам природу начальной эволюции Вселенной, и если мы не проживаем в «маленькой вселенной», то можно предположить, что наибольшая часть вещества в ней находится за горизонтом возможных наблюдений. А следовательно, геометрия Вселенной на больших шкалах не может быть протестирована.
Стандартная космологическая концепция предполагает, что мы совершили значительный прогресс в полноте наблюдений и можем наблюдать большую часть Вселенной, и потому способны делать квалифицированные выводы о ее строении, природе и эволюции. К сожалению, это не так. Во все времена космология страдала легкой формой мании величия, однако новые наблюдения все время отодвигали границы Вселенной все дальше и дальше. Более того, астрофизические наблюдения постоянно приносят сюрпризы, обнаруживая объекты, угрожающие одним своим существованием целостности стандартной космологической теории, как, например, обнаружение хорошо сформированной гигантской галактики в самых удаленных районах обозреваемой Вселенной, где для формирования подобной структуры в соответствии с вышеназванной теорией просто не хватало бы времени.
Существует и горизонт возможных физических наблюдений, ибо для того чтобы протестировать начальные условия развития Вселенной, необходимы энергии, недостижимые на ускорителях частиц на Земле. Нам приходится экстраполировать известную физику и применять ее выводы для условий с чрезвычайно высокой энергией, предполагая, что таким образом можно установить, что же в действительности происходит в этой области неизвестной физики сверхвысоких энергий.
Надежда на правильность подобных выводов, увы, невелика.
Невыясненность природы инфляции Вселенной говорит о том, что ее теория неполна. Обещание инфляционной теории установить связь между космологией и физикой элементарных частиц так и осталось невыполненным.
Начало Вселенной в одной точке бесконечной плотности, называемой «начальная сингулярность», в соответствии с теорией «Большого взрыва», представляется как вероятным, так и невероятным в одинаковой степени. Вселенная могла начаться в определенное время в прошлом, хотя существуют разнообразные альтернативы – вечная Вселенная, Вселенная, в которой время, как мы его понимаем, возникло тем или иным образом, антропологичность восприятия времени. Мы не знаем, что в действительности произошло, но идеи квантовой гравитации позволяют избежать сингулярности, в которой перестают существовать все известные нам законы физики.
Экспериментальная физика не может дать объяснения начального состояния Вселенной, а следовательно, и ее природы. Речь идет лишь о выборе из ряда возможностей возникновения и существования Вселенной, хотя фундаментальным вопросом является обоснование подобного выбора. Почему Вселенная приняла именно такую, а не иную форму, которую известные законы физики тоже вполне могли допустить? Причины выбора между разными возможностями не могут быть объяснены научным образом. Это вопрос философии и метафизики.
Физические законы могут зависеть от природы Вселенной. Существуют значительные трудности в установлении различий между всеобщими законами физики и частными «пограничными» условиями в их космологическом контексте, наблюдаемыми в том или ином месте в то или иное время. Действительные физические законы могут зависеть от таких пограничных условий и могут даже оказаться разными в различных пространственно-временных областях космоса, что, возможно, и противоречит основным конвенциональным космологическим принципам.
Мы не можем принимать природу известных законов физики как единственно возможную данность. Космология заинтересована в исследовании гипотетических вселенных, где законы физики отличаются от этих законов в нашей Вселенной, что, возможно, поможет понять, почему физические законы в реальной Вселенной именно таковы, каковыми они являются.
Критерии удовлетворительности той или иной теории не могут быть избраны научно. Однако критерии удовлетворительности необходимы для выбора хорошей космологической теории. Эти критерии должны быть установлены на основе философских соображений. Основным критерием удовлетворительности теории является ее способность объяснять общую космологическую картину в целом и в частности, а также выдерживать экспериментальную проверку и соответствовать астрономическим наблюдениям.
