Приямвада Натараджан - Карта Вселенной [Главные идеи, которые объясняют устройство космоса]

Как уже говорилось, Герман и Альфер пытались теоретически описать процесс образования химических элементов в ранней Вселенной, и это поставило их в невыгодную позицию. Они не только не искали температуру ранней Вселенной, но на каком-то уровне сознания, похоже, и не верили, что кто-то может ее обнаружить. Найденное ими значение противоречило начальной гипотезе Гамова. Ученые поняли, что в первые несколько минут после зарождения Вселенной существовало очень узкое временно́е окно, в течение которого водород и гелий могут сливаться и образовывать более тяжелые элементы. Затем оно «закрывается» вследствие быстрого охлаждения из-за расширения Вселенной, что делает дальнейшее слияние (и образование тяжелых элементов) почти невозможным. Несмотря на публикацию ценных результатов, некоторым специалистам казалось, что авторы скорее деморализованы тем, что не могут решить поставленную перед собой фундаментальную проблему.

Можно указать также несколько других чисто практических причин, по которым важных открытий не было. Идеи Германа и Альфера не оказали должного воздействия на научную общественность и постепенно утратили значение. Ученые оставили академическую карьеру из-за капризов на этом рынке и начали работать в исследовательских лабораториях фирм General Electric и General Motors, соответственно. Герман и Альфер отдалились от научного мира и стали печататься лишь изредка, отвлекаясь от своих повседневных обязанностей по работе в компаниях. Это означало, что они больше не возглавляли исследовательские группы, занятые поиском возможностей применения открытий (эту деятельность обычно осуществляет целая армия подготовленных постдоков и студентов-докторантов, и она необходима университету для обеспечения ученому постоянной работы с гарантированным продлением контракта). Герман и Альфер оторвались от среды, где могли иметь учеников и протеже, работающих под их руководством и распространяющих их идеи, что и помогает установить своеобразную легитимность в научной деятельности. Научные идеи, подобно товарам, нуждаются в рекламе, пропаганде и распространении. Без эхо-камер, создаваемых в интеллектуальной среде студентами-выпускниками, аспирантами и постдоками, любые идеи ослабевают и отмирают. Кроме того, имело важность и то обстоятельство, что в 1940-х и 1950-х гг. многие специалисты еще сомневались в убедительности теории горячего Большого взрыва. Реликтовое излучение было сложным образом связано именно с этой моделью и фактически стало одним из ключевых доказательств ее справедливости. Так как Герману и Альферу не удалось объяснить происхождение химических элементов в контексте модели Большого взрыва, это не помогло переубедить ее хулителей.

Еще одним препятствием для полного признания справедливости модели горячей Вселенной стали проблемы оценки возраста Вселенной. Астрономы оценивали его, сопоставляя скорость расширения Вселенной с ее наблюдаемыми размерами. Измеряя скорость расширения по Хабблу, они оценивали ее возраст в 2 млрд лет, в то время как геологи уже давно обнаруживали на Земле породы на несколько миллиардов лет старше. Это создавало головоломку. Модель горячего Большого взрыва казалась неполным, если не неадекватным, описанием Вселенной. Кроме того, в теории оставался неясным и весьма каверзный вопрос о начале Вселенной, то есть о том, каким образом и почему смогли возникнуть необходимые для взрыва начальные условия.

В конце 1940-х гг. и начале 1950-х гг. с теорией горячего взрыва стала соперничать разработанная в Кембридже тремя известными учеными (Герман Бонди, Томас Голд и Фред Хойл) модель устойчивого состояния Вселенной. Она обладала некоторой философской привлекательностью. Модель содержала концепцию вечной Вселенной. Это позволяло ее сторонникам избегать обсуждения неудобных вопросов о начале Вселенной и о том, что происходило до Большого взрыва. Предсказанное Альфером и Германом чернотельное реликтовое излучение было несовместимо с положениями стационарной космологии, что также стало одной из причин того, что это излучение было забыто примерно до 1965 г.

Одним из значительных факторов потери важной идеи был общий интеллектуальный климат эпохи. Мысль об исходном взрыве, приводящем к возникновению расширяющейся Вселенной, еще просто не воспринималась в качестве серьезного научного утверждения, а к космологии вообще многие относились скептически. Это отношение объяснялось тем, что космология (в отличие от других разделов физики) не позволяла осуществлять контролируемые эксперименты, а все измерения в космических масштабах страдали от непредсказуемых ошибок. Поэтому космология не казалась научной общественности традиционной наукой. Интеллектуальное пространство космологии довольно быстро стало изменяться, причем именно случайное обнаружение реликтового излучения сильно ускорило этот процесс. И наконец, нам следует помнить, что любой идее (особенно радикальной) для созревания требуется какое-то время, чтобы сложились благоприятные условия, после чего она может быть легче воспринята научной общественностью, если данная идея верна {10} .

Как будет рассказано ниже, это выдающееся открытие, значительно расширившее наши знания о ранней Вселенной, смогло осуществиться только благодаря счастливой случайности, причем связанной с совершенно иной областью науки. У физиков есть шутливая поговорка о том, что шум, издаваемый одним человеком, представляет собой сигнал для другого. Смысл фразы в том, что какой-то нюанс в ответе на научный вопрос может оказаться исключительно важным и неожиданным ответом на совершенно другой вопрос. В нашем случае это буквально соответствует ходу событий, поскольку первое зарегистрированное измерение реликтового излучения было сделано двумя физиками, которые вообще не занимались этой проблемой.

В 1964 г. два талантливых физика, Арно Пензиас и Роберт Вильсон, занимались настройкой рупорной антенны в местечке Крофорд-Хилл (Холмдел, штат Нью-Джерси). Физик-экспериментатор Пензиас закончил докторантуру в Колумбийском университете и уже три года работал в Bell Labs — амбициозный и проницательный ученый, легко схватывающий общую картину любой проблемы, с которой ему приходилось сталкиваться. Вильсону было 27 лет, он только что получил докторскую степень в Калтехе по теории стационарного состояния и только что присоединился к Bell Labs. Этот старательный, аккуратный, вдохновляющий и внимательный человек, с репутацией классного специалиста по аппаратуре, тщательно следил за детальным ходом исследований. В работе над докторской диссертацией Вильсон занимался картографированием Млечного Пути, используя радиоизлучение на длинных волнах. Он слабо представлял себе, с чем ему придется столкнуться при составлении полной карты космоса.