Загадки мироздания - Айзек Азимов

С 1927 года многие приняли эту теорию на вооружение и разработали во всех подробностях. Самым, наверное, ярым сторонником этой теории стал американский физик русского происхождения Джордж Гамов.

Эта теория получила название «теория Большого взрыва», и она описывает Вселенную, в которой со временем происходят радикальнейшие изменения. Сначала (10-15 миллиардов лет назад, как считают сейчас астрономы) Вселенная представляла собой лишь шар из сверхплотной материи. Этот шар превратился во взорвавшуюся массу из раскаленных частей, находящихся пока что очень близко друг к другу. Со временем эти части остыли, рассеялись в пространстве, превратились в звезды и галактики и продолжают разбегаться и по сей день. Сейчас между этими частями уже лежит расстояние в миллионы световых лет, и со временем они становятся все дальше друг от друга.

Астрономов теория Большого взрыва, рисующая столь изменчивую Вселенную, не устроила. Троим из них, англичанам Герману Бонди, Томасу Голду и Фреду Хойлу, в 1948 году пришла в голову мысль, что космологический принцип (по которому схема Вселенной для всех наблюдателей является одной и той же) следует признать неполным, если он относится только к наблюдателям из разных точек пространства, и что следует распространить его на наблюдателей из разных моментов времени. Дополнив соответствующим образом космологический принцип, они назвали его «совершенным космологическим принципом». По версии этих ученых, Вселенная в целом со временем не претерпевает никаких перемен, оставаясь неизменной на протяжении целых эпох.

Правда, факта расширения Вселенной они отрицать не стали. В их модели Вселенной галактики тоже разбегались. Ради сохранности своего расширенного принципа Бонди, Голд и Хойл предположили, что по мере расширения Вселенной и разбегания галактик происходит крайне медленное непрерывное творение новой материи — настолько медленное, что самые чувствительные наши приборы не в состоянии этого зафиксировать. К тому моменту, как расстояние между двумя разбегающимися галактиками удваивается в результате расширения пространства, в промежутке между ними успевает появиться достаточно материи, чтобы из нее могла образоваться новая галактика.

Таким образом, несмотря на вечное расширение Вселенной, расстояние между ближайшими галактиками всегда остается одним и тем же, поскольку в наблюдаемой области Вселенной новые галактики образовываются с той же скоростью, с какой старые скрываются за ее пределами. Таким образом, внешне Вселенная всегда выглядела и будет выглядеть одинаково.

Обе теории, и Большого взрыва и Непрерывного творения, по-своему красивы, и у каждой из них имеются свои сторонники, которых возглавляют, соответственно, Джордж Гамов и Фред Хойл. Даже вне астрономической среды бушуют эмоции на этот счет. Одним нравится представлять себе зрелище колоссального взрыва в стиле «да будет свет!», другим импонирует аскетическая картина Вселенной без начала и конца, постоянно меняющейся и одновременно с этим неизменной. Так какая же из теорий верна? Можно ли это как-то установить?

Конечно, если бы существовала «астрономическая машина времени», проверить истинность обеих теорий было бы просто. Для этого нужно было бы всего лишь отправиться на миллиард лет назад (или вперед) и быстренько взглянуть на Вселенную. Если она будет выглядеть примерно так же, как и сейчас, то Непрерывное творение кажется более правдоподобным, если же ее облик будет принципиально отличаться от сегодняшнего, то правильно будет принять теорию Большого взрыва.

И, некоторым образом, у астрономов такая машина времени есть.

Дело в том, что свет (как и любое другое излучение) не может двигаться быстрее, чем 299 800 километров в секунду. По нашим земным меркам, это очень быстро, но в масштабах целой Вселенной это черепашьи темпы. Свет от далеких галактик, который мы видим, добирался к нам миллиарды лет. Это значит, что, глядя на далекие галактики, мы видим их такими, какими они были миллиард или более лет назад.

Поэтому надо понять только одно — похоже ли то, что мы видим далеко-далеко, на то, что мы видим вокруг себя. Если далекие галактики выглядят такими же, как соседние с нами, без каких-либо принципиальных отличий, то, значит, о Большом взрыве (который подразумевает изменяющуюся Вселенную) можно забыть. Если же они сильно отличаются от соседних, настолько, что ясно заметны изменения, происходящие со временем, то забыть можно уже о Непрерывном творении (которое подразумевает отсутствие принципиальных изменений).

Но на практике это не так просто. Разглядеть что-то, расположенное от нас за миллионы световых лет, — крайне сложно. Оттуда до нас доходят лишь скудные частицы размытого света. Если эти далекие галактики чем-то и отличаются от нашей, то мы, скорее всего, не сможем заметить этих отличий. Для того чтобы отличия были заметны, они должны быть огромными и очень принципиальными.

До 1950 года никаких таких отличий отметить не удавалось. Но вот была разработана новая технология, и появился новый инструмент, позволяющий еще дальше проникнуть в глубины космоса.

В 1931 году американский радиоинженер Карл Янский занимался решением одной совершенно не имеющей никакого отношения к астрономии задачи, связанной с расчетами статических помех радиопереговоров. Среди источников помех он обнаружил один, происхождение которого осталось неясным; Янский предположил, что помехи приходят извне, из открытого космоса.

В то время его открытие не вызвало интереса; в первую очередь, потому, что ему не нашлось очевидного практического применения. Космические радиоволны оказались очень короткими, и достаточно чувствительных устройств, чтобы улавливать эти микроколебания, на тот момент еще не было. Однако позже оказалось, что радары работают именно на такого рода излучении, и после Второй мировой войны в ходе разработки радаров устройства для улавливания коротковолнового радиоизлучения из открытого космоса появились на свет. Так родилась «радиоастрономия» и в небеса уставились огромные приемники излучения (радиотелескопы).

Были получены радиоволны от Солнца и от нескольких туманоподобных объектов, которые ученые сочли остатками взорвавшихся звезд; были получены радиоволны даже из центра нашей Галактики, скрытого от непосредственного наблюдения с помощью обычного света огромными светопоглощающими пылевыми облаками, расположенными между центром Галактики и Солнечной системой. Оказалось, что радиоволны могут проходить сквозь эти облака.

К 1950 году на карте небес можно было отметить уже более тысячи различных источников радиоволн, но лишь немногие из них можно было определить как видимые объекты. Проблема в том, что даже очень короткие радиоволны — все же гораздо длиннее световых, а чем длиннее волна, тем более размытый образ она рисует. Найти точный источник слабого далекого радиосигнала не проще, чем разглядеть мелкую картинку через замороженное стекло. В обоих случаях видны только расплывчатые пятна.

Тем не менее один особенно мощный источник радиоволн (получивший название «Лебедь А») был, после долгих терпеливых трудов, установлен достаточно точно к 1951 году. В районе, определенном как область этого источника, американский астроном немецкого происхождения Вальтер Бааде обнаружил галактику странной формы. При более подробном рассмотрении оказалось, что это не одна, а две галактики, находящиеся в процессе столкновения. Похоже, именно эта пара сталкивающихся в 700 000 000 световых лет отсюда галактик и представляет собой источник обнаруженного астрономами пучка радиоволн.

Так впервые стало ясно, что можно обнаруживать радиоволны с огромных расстояний. На самом деле «радиогалактики», испускающие такие мощные радиоволны, как «Лебедь А», можно без особых трудов обнаруживать даже с таких расстояний, с каких света доходит слишком мало для самых чувствительных оптических телескопов.

Получается, что с помощью радиотелескопов можно проникать гораздо дальше в космос, а значит, получать информацию из очень отдаленных эпох прошлого.

У астрономов появилась долгожданная возможность. Допустим, что все или почти все источники радиоволн — это отдаленные галактики, подвергающиеся неким катастрофам, например сталкивающиеся или взрывающиеся, и поэтому испускающие радиоволны в чрезмерно большом количестве. Понятно, что такие катастрофы происходят далеко не с каждой галактикой, но галактик во Вселенной — миллиарды, так что ничего нет удивительного в том, что несколько тысяч «радиогалактик» в ней найдется. Этого достаточно.

Логично предположить, что чем более размыты радиоволны, тем дальше находится испустившая их галактика. Исходя из этого предположения, родилась идея подсчитать количество радиогалактик на различных расстояниях от Земли. Если верна теория Непрерывного творения и Вселенная всегда была одинакова, то и количество катастроф во все времена должно быть примерно одним и тем же, а значит, радиогалактики должны быть более-менее равномерно распределены по степени удаления от Земли.