Александр Шаров - Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла

Добавим также, что уравнения Фридмана описывают не только динамику движения масс во Вселенной, но и геометрические свойства пространства, как говорят, степень его искривленности, которая меняется при расширении Вселенной.

Первая работа Фридмана, доказывающая нестатичность Вселенной, была получена редакцией известного немецкого «Физического журнала» в конце июня 1922 г. Эйнштейн был настолько убежден в правильности своей модели, в необходимости статического решения космологических уравнений, что посчитал работу Фридмана ошибочной. В середине сентября 1922 г. редакция «Физического журнала» получила краткую заметку Эйнштейна. В ней он, по выражению академика В. А. Фока, «несколько свысока говорит, что результаты Фридмана показались ему подозрительными и что он нашел в них ошибку, по исправлении которой решение Фридмана приводится к стационарному».

А. А. Фридман узнал о мнении Эйнштейна из письма своего коллеги по работе в Петрограде Ю. А. Круткова, бывшего в то время в заграничной командировке. В декабре 1922 г. Фридман написал Эйнштейну письмо, в котором подробно излагал суть своих вычислений, убедительно доказывая свою правоту. Письмо заканчивается словами: «В случае, если Вы сочтете правильными изложенные в моем письме расчеты, я прошу Вас не отказать мне в том, чтобы известить об этом редакцию «Физического журнала»; быть может, в этом случае Вы поместите в печати поправку к Вашему высказыванию или предоставите возможность для перепечатки отрывка из этого моего письма».

Хотя Эйнштейн получил письмо (оно сохранилось в его архивах), но, по-видимому, либо не прочел его вовремя, либо не обратил серьезного внимания, будучи уверен в своих результатах.

В мае 1923 г. Крутков встретился с Эйнштейном в Лейдене в доме известного голландского физика П. Эренфеста и в многократных беседах доказал ему правильность выводов советского математика. В письме от 18 мая 1923 г. к сестре в Петроград Крутков писал: «Победил Эйнштейна в споре о Фридмане. Честь Петрограда спасена!»

Сразу же после бесед с Крутковым Эйнштейн направил в «Физический журнал» краткую заметку следующего содержания: «К работе А. Фридмана «О кривизне пространства». В предыдущей заметке я подверг критике названную выше работу. Однако моя критика, как я убедился из письма Фридмана, сообщенного мне г-ном Крутковым, основывалась на ошибке в вычислениях. Я считаю результаты Фридмана правильными и проливающими новый свет. Оказывается, что уравнения поля допускают наряду со статическим также и динамические (т. е. переменные относительно времени) центрально-симметричные решения для структуры пространства».

Так, в 1923 г. Эйнштейн отметил фундаментальную важность теоретического открытия Фридманом нестационарности Вселенной. Однако дальнейший ход событий показал, что, несмотря на публикацию статьи Фридмана в широко читаемом журнале и признание самого Эйнштейна, его работа выпала из поля зрения не только астрономов, но и физиков-теоретиков. Трудно сказать, почему так произошло.

В 1923 г. немецкий математик Г. Вейль отметил, что если в пустую Вселенную де Ситтера, где есть только силы гравитационного отталкивания, поместить галактики со сравнительно малой плотностью так, что их тяготением можно пренебречь по сравнению с силами отталкивания, описываемыми Λ-членом, то они приобретут скорости, пропорциональные расстоянию между ними (для сравнительно небольших расстояний).

Другой теоретик X. Робертсон в 1928 г. пришел к такому же заключению. Более того, сопоставляя расстояния, вычисленные по данным Хаббла 1926 г., со скоростями, полученными Слайфером, он нашел приблизительное подтверждение закона пропорциональности скорости расстоянию. Знал ли Хаббл тогда результаты Робертсона — неизвестно, но установить это несомненно было бы интересно для истории науки.

В 1927 г. ученик А. Эддингтона Дж. Леметр в сущности повторил работу А. А. Фридмана. Как и Фридман, он пришел к заключению о нестационарности Вселенной. Для небольших расстояний Леметр также получил линейную связь между скоростью и расстоянием, которая фактически отражает однородность Вселенной. Найденный им коэффициент пропорциональности оказывается близким к коэффициенту, вскоре полученному Хабблом.

Однако в начале своей работы и сам Хаббл и другие непосредственные участники первых обсуждений его открытия не знали или не помнили всех теоретических исследований. Вероятно, только модель де Ситтера с предсказываемым ею разбеганием галактик в почти пустой Вселенной, а также статическая модель Эйнштейна были единственными схемами, которые принимались тогда во внимание.

В жизни Хаббла приближался звездный час. Прежде всего он хотел убедиться в том, что у туманностей все более далеких лучевые скорости продолжают расти. Скромный телескоп Слайфера для этой цели уже не годился. Решить задачу можно было только на Маунт Вилсон, где находился крупнейший в мире инструмент и работал искусный наблюдатель Милтон Хьюмасон.

Примерно за год до главного дела своей жизни Хаббл составляет список очень слабых и, вероятно, очень далеких туманностей, у которых следовало бы измерить лучевые скорости, а Хьюмасон снимает спектр туманности NGC 7619 — члена скопления в Пегасе. Упорно, ночь за ночью наводит он щель спектрографа на один и тот же объект, чтобы накопить нужные экспозиции в 36 и 45 часов. Наконец, спектр получен и измерен. Линии поглощения в спектре туманности оказались смещенными в красную сторону и ее лучевая скорость составила 3779 км/с. Это был успех, которого с нетерпением ждал Хаббл.

Теперь следовало спешить. Семнадцатого января 1929 г. в «Труды» Национальной академии наук одновременно поступили две небольших статьи. Одна — Хьюмасона с сообщением об измерении скорости NGC 7619. Другая — также небольшая, всего в 6 страниц статья Хаббла «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей». Эту краткую статью наряду с немногими другими, следует считать одной из самых выдающихся работ за всю историю астрономии. В марте номер «Трудов» вышел в свет.

«Определения движения Солнца относительно внегалактических туманностей,— так начал Хаббл свою статью, — содержат К-член в несколько сотен километров в секунду, по-видимому, являющийся переменным. Можно думать, что объяснение этого парадокса состоит в корреляции между видимыми лучевыми скоростями и расстояниями, однако до сих пор такой результат оставался недоказанным. Настоящая статья представляет собой пересмотр вопроса, опирающийся исключительно на те расстояния туманностей, которые считаются достаточно надежными».

В распоряжении Хаббла было 46 лучевых скоростей, от отрицательных у самых близких галактик — туманности Андромеды, ее спутников и туманности Треугольника, до положительных, достигавших 1000 км/с у более далеких объектов. Порой невольно думается, что Хаббл обладал даром предвидения и заранее знал, что понадобится ему через несколько лет. Сейчас настало время использовать очень важные результаты 1926 г.: ярчайшие звезды в туманностях оказались примерно одинаковой светимости. Близкими друг к другу были светимости и самих исследованных Хабблом галактик. У двадцати четырех туманностей с известными расстояниями лучевые скорости были уже измерены. Четыре из них с самыми большими скоростями, входили в состав скопления в Деве.