Лоуренс Краусс - Всё из ничего [litres]

В 1927 г., перед тем как получить вторую докторскую степень, Леметр решил уравнения ОТО и показал, что теория предсказывает нестатичную Вселенную, более того, из нее следует, что Вселенная, в которой мы живем, расширяется. Эта мысль показалась всем настолько возмутительной, что даже сам Эйнштейн ответил Леметру афоризмом: «Математика у вас точна, зато физика отвратительна».

Леметра это, впрочем, не остановило, и в 1930 г. он предположил, что на самом деле расширение Вселенной началось с крошечной точки, которую он назвал «первичным атомом», и что начало – вероятно, это была аллюзия на сотворение мира – было «днем, у которого не было вчера».

То есть идею Большого взрыва, которую так славил папа Пий XII, первым предложил именно священник. Казалось бы, такое одобрение папы должно было бы порадовать Леметра, однако сам он уже отказался от мысли, что из этой научной теории можно сделать какие бы то ни было богословские выводы, и в конечном итоге убрал из черновика статьи 1931 г. о Большом взрыве абзац о теологических следствиях из своей теории.

В 1951 г. Леметр даже публично возразил папе Пию на заявление о сотворении мира посредством Большого взрыва (не в последнюю очередь потому, что он понимал: если его теория будет опровергнута, то могут быть оспорены и заявления римско-католической церкви о сотворении мира). К этому времени он уже был избран в Папскую академию наук, а затем стал ее президентом. Как писал сам Леметр, «насколько я могу судить, подобная теория вообще не относится к вопросам религии и метафизики». Папа больше эту тему не поднимал.

История эта очень поучительна. Как считал Леметр, был на самом деле Большой взрыв или нет – это научный, а не богословский вопрос. Более того, если Большой взрыв действительно произошел (а в наши дни все свидетельствует о том, что так, бесспорно, и было), можно толковать это событие произвольно, по-разному, в зависимости от своих религиозно-метафизических предпочтений. Можно считать Большой взрыв намеком на Творца, если вам так нужно, а можно утверждать, что математика ОТО объясняет эволюцию Вселенной вплоть до самого начала, обходясь без всякого вмешательства того или иного божества. Однако подобная метафизическая спекуляция никак не зависит от физической обоснованности гипотезы Большого взрыва как таковой и не влияет на то, как мы его понимаем. Разумеется, если пойти дальше простого существования расширяющейся Вселенной и попытаться понять, какие физические принципы имели отношение к ее зарождению, наука, скорее всего, прольет новый свет и на эту теорию – и проливает, как я покажу в дальнейшем.

Так или иначе, ни Леметр, ни папа Пий XII не убедили научное сообщество, что Вселенная действительно расширяется. Однако, как всегда бывает в добросовестных научных исследованиях, доказательство было получено благодаря тщательным наблюдениям, в данном случае проведенным Эдвином Хабблом, который и по сей день дает мне веру в человечество, поскольку начинал он как юрист и лишь потом стал астрономом.

Хаббл уже совершил важнейший прорыв в астрофизике в 1925 г., когда работал на 2,54-метровом телескопе Хукера в обсерватории Маунт-Вилсон. Тогда это был крупнейший в мире телескоп. (Для сравнения: теперь мы строим телескопы в 10 с лишним раз больше в диаметре и в 100 раз больше по площади!) До того времени астрономы с тогдашними телескопами могли лишь увидеть размытые пятна объектов, которые нельзя было считать обычными звездами нашей Галактики. Они называли их «туманностями», по-латыни nebulae, что, в сущности, и означало «нечто размытое» (буквально «облако»), и спорили о том, где находятся эти объекты – в нашей Галактике или за ее пределами.

Поскольку в те дни превалировало представление о Вселенной, в которой нет ничего, кроме нашей Галактики, большинство астрономов принадлежало к лагерю «в нашей Галактике», который возглавлял знаменитый гарвардский астроном Харлоу Шепли. В школе он проучился всего пять классов, а потом занимался самообразованием и в конце концов поступил в Принстон. Шепли решил изучать астрономию просто потому, что в учебном плане этот предмет стоял первым пунктом. В своих фундаментальных трудах он показал, что Млечный Путь гораздо больше, чем считали раньше, и что Солнце находится отнюдь не в его центре, а в захолустном, ничем не примечательном уголке. В астрономии Шепли обладал непререкаемым авторитетом, поэтому его воззрения о природе туманностей имели большой вес.

В первый день нового 1925 г. Хаббл опубликовал результаты двухлетних исследований так называемых спиральных туманностей, где сумел выявить переменные звезды особого рода – цефеиды. В число этих туманностей входила и та, которую мы теперь знаем как туманность Андромеды [5] Она проецируется на небе на созвездие Андромеды, откуда и название. – Прим. науч. ред. .

Цефеиды, впервые описанные еще в 1784 г., – это звезды, чей блеск меняется регулярным образом. В 1908 г. в Гарвардскую обсерваторию на должность вычислителя была принята никому не известная и в тот момент недооцененная женщина, желавшая стать астрономом, по имени Генриетта Суон Ливитт. (Вычислителями называли женщин, которые составляли каталог блеска звезд, заснятых на фотопластинки обсерватории; использовать телескопы женщинам в те годы не разрешалось.)

Генриетта, дочь священника конгрегационалистской церкви и прямого потомка первых переселенцев, сделала поразительное открытие, о котором и заявила в 1912 г.: она заметила, что между блеском цефеид и периодом его изменения существует прямая зависимость. То есть если удастся определить расстояние до какой-то одной цефеиды с известным периодом (а это было сделано вскоре, в 1913 г.), то, измерив блеск других цефеид с таким же периодом, можно будет определить расстояние и до них!

Поскольку наблюдаемая яркость звезд обратно пропорциональна квадрату расстояния до звезды (свет распространяется равномерно по сфере, чья площадь увеличивается пропорционально квадрату расстояния, поэтому, когда свет распределяется по большей сфере, его наблюдаемая интенсивность в любой точке будет обратно пропорциональна площади сферы), то определение расстояния до далеких звезд всегда было серьезным вызовом для астрономов. Открытие Ливитт произвело настоящий переворот в этой области. (Сам Хаббл, которому не досталось Нобелевской премии, часто говорил, что труды Ливитт ее заслуживают, но он был человеком довольно-таки эгоистичным и, вполне вероятно, утверждал так лишь потому, что сам являлся естественным претендентом на разделение премии с Ливитт за дальнейшие свои работы.) В Шведской королевской академии наук даже готовили документы, чтобы номинировать Ливитт в 1924 г., но тут стало известно, что она умерла от рака за три года до этого. Благодаря силе личности, склонности к саморекламе и таланту наблюдателя Хаббл сделал из своего имени настоящий бренд, а имя Генриетты Ливитт, увы, известно лишь тем, кто увлекается историей астрофизики.