Майкл Брукс - Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла

В 1917 году, пока Эйнштейн выяснял у астрономов их взгляды на динамику Вселенной, наблюдения Слайфера уже показали, что из двадцати пяти туманностей двадцать одна мчится прочь от Земли и лишь четыре приближаются. Все они движутся с огромной скоростью, в среднем более двух миллионов километров в час. Это вызвало настоящий научный шок, поскольку звезды, видимые на небе, ничего подобного обычно не совершают; а ведь в то время считалось, что Млечный Путь и есть вся Вселенная, практически неподвижная относительно Земли. Слайфер перевернул прежние представления. Спиральные туманности, по его предположению, — это «звездные системы, наблюдаемые с очень больших расстояний». Тем самым он как бы невзначай открыл, что космос полон роями галактик, которые стремительно движутся куда-то прочь.

Когда эти вычисления были опубликованы в «Ученых записках Американского философского общества» [3] V. М. Slipher, Proceedings of the American Philosophical Society 56 (1917): 403. (Прим. авт.). , им никто не придал особого значения, — а Слайферу, разумеется, характер не позволял требовать внимания к себе. Однако Хаббл, по всей очевидности, взял его успехи на заметку. Он попросил у Слайфера подборку данных для своей работы по теории относительности, и тот в 1922 году послал ему таблицу галактических скоростей. Семь лет спустя Хаббл, объединив результаты наблюдений Слайфера и еще нескольких астрономов со своими собственными, сделал сенсационный вывод.

Если взять галактики, удаляющиеся от Земли, и сопоставить распределение их скоростей с расстояниями от наблюдателя, то выяснится: чем дальше от нас галактика, тем больше ее скорость. Если одна убегающая галактика находится вдвое дальше другой, то она и движется в два раза быстрее «ближней». Если дальше втрое — скорость возрастает соответственно. У Хаббла имелось лишь одно вероятное объяснение. Галактики можно уподобить конфетти, облепившим воздушный шарик; если тот начнет раздуваться, а затем лопнет, бумажные кружочки не продолжат плавно раздвигаться, а разлетятся в разные стороны. Так Хаббл установил, что Вселенная разбегается.

То было бурное время для науки. Идея Большого взрыва, впервые зародившаяся в 1920-е годы, очутилась на острие космологических теорий. Но если Вселенная расширяется, значит, в некий предыдущий момент она была и меньше, и плотнее. Астрономы стали задаваться вопросом, как выглядел космос в исходном состоянии. Работа Весто Слайфера послужила первым свидетельством об истоках всего нашего мироздания. Но она же в конечном счете привела к открытию, что большая часть Вселенной непостижима для нас.

Чтобы понять, откуда стало известно о «выморочности» значительной доли космоса, привяжите грузик к концу длинной нитки и начните вращать над головой. Полет грузика будет довольно медленным, за ним можно следить без риска головокружения. Теперь подберите нить, чтобы она стала покороче, и орбита станет совсем маленькой. Дабы сохранился импульс кругового движения, грузик не упал вам на голову и нитка не захлестнулась на шее, вертеть все это хозяйство приходится гораздо быстрее, так что разглядеть «спутник» едва удается.

Тот же самый принцип действует при движении планет. Земля, будучи сравнительно близка к Солнцу, мчится по орбите значительно быстрее, чем далекий от светила Нептун. Причина проста: она в равновесии сил. Гравитационное поле Солнца сильнее действует на радиальном расстоянии до Земли, чем на расстоянии до Нептуна. Тело, обладающее массой Земли, должно двигаться относительно быстро, чтобы удержаться на своей орбите. Нептуну, испытывающему меньшую силу притяжения, для равновесия достаточно небольшой орбитальной скорости. А если бы он двигался так же быстро, как Земля, то покинул бы Солнечную систему и улетел в космическую пустоту.

Этому правилу должна следовать динамика любых орбитальных систем. Баланс центростремительной и центробежной сил означает: чем дальше помещается масса от центра притяжения, тем медленней она будет двигаться. Но как раз этой закономерности не обнаружил в 1933 году швейцарский астроном Фриц Цвикки.

В тот год, когда в Сан-Франциско началось строительство моста Золотые Ворота, а сорокатрехлетний Адольф Гитлер был назначен рейхсканцлером Германии, Цвикки нашел нечто странное в скоплении галактик Кома (скопление Волос Вероники). Говоря упрощенно, звезды испускают определенное количество света на килограмм массы; таким образом, проанализировав свечение Комы, наблюдатель мог оценить, сколько в ней содержится вещества. Странность заключалась в том, что звезды на периферии галактик двигались слишком быстро, чтобы их могло удержать притяжение расчетной массы. Вычисления определенно показывали, что скопление Кома примерно в четыреста раз массивнее, чем представляется визуально.

Одно это могло бы послужить достаточной причиной начать погоню за темной материей. Но не послужило, увы, — по самым что ни на есть неприятным, околонаучным мотивам. Наберите фамилию Цвикки в интернетовском поисковике, и вы найдете эпитет «блестящий» рядом с «рехнувшимся», а «гениальный» — через строчку от «невыносимого». Цвикки, как и Слайфер, нечасто упоминается в учебниках астрономии, несмотря на все важные открытия, которые он сделал. Цвикки первым установил, что галактики образуют скопления, и ввел в научный оборот термин «сверхновая». Он, конечно, был большой оригинал — устроил, например, лыжную трассу под боком у астрономической обсерватории Маунт-Вилсон в калифорнийских горах Сан-Габриэль и зимой притаскивал на работу спортинвентарь, чтобы не терять навыков слаломиста. Но главное, в общении с окружающими у него имелись серьезные трудности. Цвикки был тяжелый, язвительный человек, убежденный, что его гениальность не получает должного признания. Всех своих коллег по обсерватории он скопом обзывал «шаровидными ублюдками». Почему так? Да потому, что ублюдки, с какой стороны ни глянь. Не приходится удивляться, что коллеги просто проигнорировали его открытие невидимой массы в скоплении Кома.

Однако же Цвикки был прав. При измерении галактических масс концы не сойдутся с концами без допущения, что значительная часть Вселенной заполнена темной материей. В 1939 году на торжественном открытии обсерватории Макдональд в Техасе это подтвердил голландский астроном Ян Оорт. Он прочитал лекцию, в которой утверждал, что распределение массы в одной из эллиптических галактик разительно противоречит характеристикам ее свечения. Данные своих наблюдений Оорт опубликовал три года спустя, специально подчеркнув этот момент в резюме статьи. И опять, точь-в-точь по Куну, никто не счел нужным отреагировать. Изумительная тенденция отворачиваться от неудобных данных длилась десятилетиями, пока наконец ученый люд не прислушался по каким-то резонам к Вере Рубин.