Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Ответ Леметра таков: дело не в нас – расширяется вся Вселенная, а вместе с ней удаляются и источники света. Сопоставив скорости галактик, рассчитанные Слайфером, с расстояниями, рассчитанными Хабблом, Леметр обнаружил, что галактики удаляются от нас с тем большей скоростью, чем они от нас дальше. Самые далекие галактики движутся быстрее всех – совсем как последняя в ряду бедная маленькая студентка на моей вводной лекции.
Все почувствовали огромное облегчение. Значит, покраснение приходящего к нам из других галактик света происходит не из‐за каких‐то неприятных и отталкивающих свойств нашего собственного Млечного Пути! Другие наблюдатели в других галактиках увидят то же самое, что и мы. В отличие от стены в моем классе, Млечный Путь не прикреплен ни к чему в космосе и не находится в центре Вселенной, а движется в толпе космических танцоров так же, как и все остальные. Весь космический танцпол продолжает все время расширяться.
Это можно представить еще вот как: пусть танцпол находится на внешней поверхности гигантского воздушного шара и танцоры танцуют на этой поверхности. Если шарик начнет надуваться, танцпол будет расширяться, а все танцоры – отдаляться друг от друга. Только те из них, которые держат друг друга в объятиях, останутся неразлученными, как Млечный Путь и Андромеда. Их взаимное притяжение сильнее, чем сила, заставляющая Вселенную расширяться.
Леметр опубликовал свои результаты в 1927 году на французском языке, сославшись на данные измерений расстояний Хаббла. Два года спустя Хаббл опубликовал собственные результаты – с аналогичными выводами и используя почти те же данные, – но только по‐английски. Однако он не упомянул ни Слайфера, измерениями которого оперировал, ни Леметра, с которым лично обсуждал результаты. Как историки науки, так и современники Хаббла говорят, что он “очень избирательно относился к подбору ссылок, не упоминая в своих публикациях работы своих коллег” [91]. Это еще мягко сказано. В научном мире ссылки на ваши работы и признания коллег являются единственной твердой валютой. Поведение, подобное поведению Хаббла, к сожалению, не редкость, но оно крайне неэтично.
В науке иногда дело обстоит примерно так, как в античном героическом эпосе Гомера “Илиада”: истории, которые о тебе будут рассказывать потом, важнее твоих деяний и даже твоей жизни. Хаббл хотел застолбить себе особое место в истории, и ему это удалось. Знаменитый космический телескоп назван в его честь, а закон расширения пространства долгое время назывался просто законом Хаббла. Только в 2019 году Международный астрономический союз проголосовал за переименование его в закон Хаббла-Леметра.
Этот закон сыграл решающую роль в расширении горизонтов Вселенной. С его помощью стало возможным измерять расстояния между Землей и самыми удаленными галактиками. Измерить расстояние в миллиарды световых лет больше не являлось проблемой. Если удавалось найти характерные спектральные линии атомов, испускающих свет в некой галактике, красное смещение этих спектральных линий служило мерой расстояния до нее.
Альберт Эйнштейн был совершенно не согласен с таким новым развитием событий. Ведь – если повернуть ход истории вспять – это расширение означало бы, что вся Вселенная уже давным-давно должна была быть сжатой в одну точку! В очередной раз, как и в случае с черными дырами, уравнения Эйнштейна приводили к сингулярности во времени и пространстве. Это значило, что Вселенная должна была иметь начало! Леметр оказался первым, кто осмелился озвучить эту мысль и заговорить о первичном атоме, из которого миллиарды лет назад, как из яйца, родилась молодая Вселенная.
Но Эйнштейну не понравилась и эта теория. Разве не подозрительно она звучала в устах священника, явно принимавшего желаемое за действительное? Разве эта идея не выросла из библейских представлений об акте творения? Католик Леметр вызывал недоверие, и ученые по‐прежнему скептически относились к его модели, а некоторые даже высмеивали ее, с иронией называя “Большим взрывом”. Да-да, этот термин первоначально имел отрицательную коннотацию, но, поскольку в конечном счете стоящая за ним идея была хорошо обоснована, то он все‐таки закрепился. В немецкой же литературе общеупотребительным стал термин Urknall, что означает “изначальный, довременной взрыв”, и мне он кажется более точным.
 
В долгих разговорах Леметр пытался убедить Эйнштейна, что его модель статичной вселенной не работает. И все же до того как теория Большого взрыва стала общепринятой, прошло много времени. Когда я был еще молодым ученым, я встречал выдающихся исследователей преклонных лет, решительно отвергавших эту идею. Похоже, они боялись, что, согласившись с теорией Большого взрыва, они позволят Творцу “выпрыгнуть из гроба”. Забавно, что история повторилась, но теперь стороны поменялись ролями. Если во времена Коперника и Галилея именно Ватикан отверг новую модель Вселенной, то во времена Леметра одним из первых, кто поддержал его новую теорию расширяющейся Вселенной, стал в 1951 году папа Пий XII.
Говорят, что старая теория умирает вместе с последними критиками новой. Так и случилось. Сейчас теорию динамичной, расширяющейся Вселенной полностью принимают все ученые, несмотря на то, что разгадать тайну Большого взрыва нам лишь предстоит.
Другой свет: радиоастрономия
Тысячелетиями люди могли смотреть на небо только невооруженным глазом. Позже, начиная с XVII века, им помогали в этом оптические телескопы. Но девяносто лет назад, с распространением совершенно новой методики, произошла революция в изучении космоса. Когда в 1932 году Карл Гуте Янский открыл космическое радиоизлучение, мы мгновенно увидели всю Вселенную в совершенно ином свете – буквально ином, потому что мы впервые использовали для наблюдений не видимый свет, а свет из другого диапазона электромагнитного спектра. Для астрономов это означало, что они вступают на абсолютно неизведанную территорию, к которой еще нужно было привыкнуть. Вначале некоторые воротили от нее носы, и потребовалось некоторое время, чтобы новая дисциплина – радиоастрономия – нашла свое место в рамках более широкой науки – астрономии, а ее инструменты стали называться телескопами, но уже не оптическими, а радиотелескопами. Компоненты оптических телескопов, с помощью которых формируется изображение, обычно изготавливаются из различных видов стекла, а радиотелескопы изготавливаются из стали.
Сегодня мы регистрируем космическое излучение во всем спектре электромагнитных волн, используя для этой цели радио-, инфракрасные, оптические, рентгеновские и гамма-телескопы. Мы принимаем радиоволны с частотой 0,01 ГГц, у которых длина волны сравнима с размером дома. Или гамма-лучи с частотой 100 миллиардов ГГц, с длиной волны в 100 миллионов раз меньше размера атома. Один гигагерц равен одному миллиарду колебаний в секунду – это тот тип излучения, который мы используем в wi-fi. Видимый свет колеблется с частотой 500 000 ГГц. Излучение, испускаемое Вселенной, можно сравнить с космической симфонией, где каждой отдельной частоте соответствует нота в музыкальной гамме света. Инструменты, которые есть у нас сегодня, охватывают диапазон частот в шестьдесят три октавы, что соответствует фортепиано с клавиатурой длиной почти 12 метров. До появления радиоастрономии мы слышали светомузыку Вселенной, исполняемую только в одной октаве. Благодаря радиотелескопам постепенно добавились басовые ноты, что придало Вселенной совершенно новое звучание. Внезапно небо, озаренное радиочастотным излучением, засияло не только звездами, но и черными дырами и светом, оставшимся от Большого взрыва. Позже, с появлением рентгеновских и гамма-телескопов, мы услышали и более высокие ноты.
Прорыв в новой области астрономии произошел после Второй мировой войны, и это не было случайностью: военные действия в воздухе обусловили развитие радаров. Помимо очень многого плохого эта смертоносная война дала человечеству и кое‐что хорошее: помогла создать необходимую технологию (хотя при всей ценности радиоастрономии мы никогда не должны забывать о ее печальном происхождении). После войны большое количество радиоантенн, тарелок-приемников и передатчиков оказались ненужными, и астрономы выстроились за ними в очередь.