Расширение Вселенной

// // Научно-популярные материалы //

Эдвин Хаббл представил убедительные доказательства того, что самые далекие галактики отдаляются от нашей Галактики. Но что это означало? Хаббл не развил эту мысль, но он написал письмо нидерландскому астроному Виллему де Ситтеру (1872-1934), в котором описывал «очевидные скорости» удаленных галактик и предположил, что «интерпретацию… следует предоставить Вам и еще нескольким специалистам, которые могут авторитетно обсуждать этот вопрос». Доказав, что Вселенная не статична, Хаббл открыл ящик Пандоры.

До публикации Альбертом Эйнштейном (1879-1955) общей теории относительности в 1915 году большинство астрономов полагали, что Вселенная претерпела лишь незначительные изменения. Они знали, что звезды рождались, завершали жизненные циклы и погибали. Во всем остальном, думали ученые, космос всегда оставался примерно таким, каким был раньше. Эйнштейн же показал, что тяготение — это не столько сила, сколько деформация пространства-времени. Он обосновал это 10 уравнениями гравитационного поля.

Три уравнения описывали движения небесных тел гораздо точнее, чем теория всемирного тяготения И. Ньютона. Общая теория относительности стала общепризнанной, когда предсказание Эйнштейна было доказано на практике. По его словам, одним из эффектов искривленного пространства является тот факт, что такое тяжелое тело, как Солнце, преломляет свет.
Астроном Артур Эддингтон (1882-1944) сфотографировал Солнце в 1919 году в момент солнечного затмения. Его фото показало, что звезды меняют свое положение, поскольку их свет преломляется тяготением Солнца.

Уравнения Эйнштейна также указывали на возможное расширение Вселенной (или сжатие), хотя сам Эйнштейн считал это маловероятным.

В 1916 году Эйнштейн и Биллем де Ситтер встретились в Голландии, чтобы обсудить, как можно совместить общую теорию относительности с теорией стационарной Вселенной. Эйнштейн ввел космологическую постоянную в свои уравнения с целью противовеса гипотезе о расширении и для сохранения космоса стационарным. Но он допускал, что это математическая «стряпня», поскольку доказательств этому не было. Де Ситтер выдвинул альтернативную теорию, которая срабатывала бы только, если во Вселенной не было бы материи и ею управляли бы не ведомые силы. Несмотря на все их попытки, формировались доказательства теории о расширяющейся Вселенной.

Весто Слайфер (1875-1969) из Ловелловской обсерватории (Аризона) обнаружил в 1912 году, что галактика Андромеды приближается к Солнечной системе со скоростью 300 км/сек., на что указывало фиолетовое смещение в ее спектре.

На протяжении после дующих трех лет Слайфер изучил еще 25 галактик и обнаружил, что, за исключением трех, все удалялись от нас, что доказывалось красным смещением в их спектрах. Теперь, когда уже была известна теория Эйнштейна, Слайфер смог предположить только одно — Млечный Путь дрейфует в космосе.

В 1929 году Хаббл подтвердил, что чем дальше галактика, тем быстрее она отдаляется. Он назвал это «связью между расстоянием и лучевой скоростью у внегалактических туманностей». Позднее это назвали законом Хаббла. Но ученый не остановился на достигнутом, а занялся вычислением скорости расширения. Для ее расчета астрономам необходимо точно измерять космические дистанции. Один из самых точных методов основан на видимой яркости объектов, именуемых сверхновыми типа 1а.

Обсуждая полученные Хабблом результаты на заседании Королевского астрономического общества в 1930 году, де Ситтер и Эддингтон допустили, что теория стационарной модели Вселенной теперь несостоятельна. Проблема была в том, что на тот момент ни у кого не было модели лучше. Решение было найдено русским математиком, физиком и метеорологом А. А. Фридманом (1888-1925).

Он предложил математическую модель расширяющейся Вселенной в своей работе «О возможности Вселенной с постоянной отрицательной кривизной пространства», опубликованной в авторитетном журнале в 1924 году. Фридман умер в Ленинграде от брюшного тифа на следующий год. Эйнштейн, один из немногих, кто прочитал статью Фридмана, отверг ее с ходу и без промедления.

Бельгийский католический священник и астрофизик Жорж Леметр опубликовал собственную теорию расширяющейся Вселенной в 1927 году. Он даже рассчитал скорость, с которой она увеличивалась, причем за несколько лет до Хаббла.

Леметр обсуждал этот вопрос с Эйнштейном на Сольвеевском конгрессе физиков в 1927 году, но Эйнштейн снова отверг эту теорию. Эддингтон также прочитал работу своего ученика, но быстро забыл о ней. Леметр, узнав об открытии Хаббла, напомнил Эллингтону о своей работе по этой же теме. Молва об этом стала распространяться в научных кругах. Биллем де Ситтер написал Харлоу Шепли (1885-1972), бывшему коллеге Хаббла и директору Гарвардской обсерватории: «Я нашел решение, как минимум возможное решение в работе… которая в свое время ускользнула от моего внимания». Эйнштейн был вынужден признать, что Леметр и Фридман оказались правы и что Вселенная расширяется.

В 1931 голу Леметр предположил, что Вселенная, которую мы видим сегодня, — это всего лишь «пепел и дым от очень быстрых фейерверков». А где фейерверки, там и взрывы, и чем больше фейерверк, тем больше взрыв. Леметр выдвинул идею взрыва.

Ученые-скептики, включая Эйнштейна, требовали новых доказательств, прежде чем добровольно признать концепцию, по которой Вселенная появилась на свет в результате единственного космического события - Большого взрыва.