В 1918 и 1925 гг. для преодоления парадокса темного ночного неба У. Д. Макмиллан выдвинул идею, согласно которой излучение, распространяющееся в пустом пространстве, может неожиданно исчезнуть, а затем возродиться в виде атомов водорода. Как полагал Р. Э. Милликен, пионер в изучении космического излучения и коллега Макмиллана по Чикагскому университету, это может служить объяснением происхождения космических лучей. Данную идею вскоре опроверг А. Х. Комптон. В том, что в этой теории говорилось о «сотворении» атомов, не было ничего особенно необычного, поскольку в ней присутствовал источник энергии, благодаря которому это могло случиться. Толмен и другие специалисты также рассматривали превращение излучения в материю, и сначала то, что он написал, не привлекло серьезного внимания к его подходу.

Однако нашлись и другие специалисты, чьи догадки по поводу сотворения материи оказались гораздо более радикальными. В 1928 г. Джеймс Джинс, пытаясь объяснить спиральную форму туманностей, высказал предположение, что центральные части туманностей могут являться тем местом, где материя «вливается в нашу вселенную из какого-то другого, абсолютно чуждого нам пространственного измерения». Следовательно, добавлял он, нам они будут казаться «точками непрекращающегося порождения материи». Позже Милн отметил, что его кинематическая теория относительности подтверждает теоретические рассуждения Джинса.

Когда в 1937 г. кембриджский физик П. А. М. Дирак позаимствовал у Эддингтона несколько упомянутых выше идей, он был вынужден признать, что большие числа, встречающиеся в теории Эддингтона (если считать их пропорциональными эпохам), должны увеличиваться с течением времени. «Возраст Вселенной» является физической «константой» особого типа, поскольку он, несомненно, увеличивается с течением времени, однако он отнюдь не является безразмерной величиной. Его можно сделать таким, поделив на какое-либо фундаментальное физическое время, каким является, например, планковское время. (Его численное значение – 10^–43 секунды – может рассматриваться как своего рода атом времени.) Дирак полагал, что количество протонов и нейтронов во Вселенной, зависевшее в теории Эддингтона от эпохи, могло, таким образом, увеличиваться с течением времени (с учетом их непрерывного порождения), и гравитационная постоянная, соответственно, тоже могла меняться. Примерно в тот же период в Японии некоторые специалисты в области математической физики, представлявшие Хиросимскую школу, где подробно изучалась модель де Ситтера, также утверждали, что количество частиц должно увеличиваться со временем. В Германии Паскуаль Йордан продолжив работу, начатую Дираком, пришел к выводу: звезды в стадии сверхновой и даже целые галактики могут представлять собой материю в процессе ее порождения. Он считал, что Дирак, по всей вероятности, боялся нарушить закон сохранения энергии и поэтому с особой тщательностью анализировал возможные источники рождения новой материи. По его словам, это было связано с ослаблением гравитационной энергии во Вселенной.

Несмотря на тот факт, что авторы этих теорий являлись высококлассными специалистами в области фундаментальной физики, в тот период их теоретические рассуждения не привлекли почти никакого внимания; возможно, по причине того, что их высказывания на этот счет не пылали особым воодушевлением, к тому же они казались в высшей степени нереалистичными. Вскоре Дирак отрекся от своей идеи, но Йордан самоотверженно отстаивал ее вплоть до 1950‐х гг. Концепция непрерывного порождения не привлекала пристального внимания широкой аудитории вплоть до послевоенного периода, когда Герман Бонди, Томас Голд и Фред Хойл включили ее в новую космологическую теорию или, скорее, в целый класс теорий. К этому времени подходы к изучению Вселенной существенно отличались от тех, что были разработаны в 1920‐х и 1930‐х гг. Устаревшее представление о ее в целом статичном состоянии оказалось практически полностью отброшенным, и воцарилось почти единодушное согласие в том, что красное смещение является показателем реального расширения системы галактик. Шаг за шагом в этот процесс вовлекалось все большее и большее количество физиков, и это осложняло попытки возражений со стороны оставшихся упрямцев.

У нас еще будет возможность убедиться в том, что к тому времени Леметр, Гамов и другие продемонстрировали наличие у космологии всего необходимого для объяснения происхождения химических элементов. Когда Эддингтон писал свою работу о строении звезд, он почти не уделял внимания важной роли водорода и гелия, но уже после него Маккри разработал первую работающую модель большой водородной звезды. Бонди и Голд, приехавшие в Британию из оккупированной нацистами Австрии, были введены в курс некоторых астрофизических проблем Хойлом – сначала во время войны, когда все трое работали в военно-морском ведомстве, а затем в Кембридже, где они продолжили сотрудничество, особенно начиная с 1948 г. Их не удовлетворяла модель Леметра, решавшая, на первый взгляд, проблему столь сильно заниженного значения «возраста Вселенной», полученного некоторое время спустя из работы Хаббла, но только с помощью легкой подтасовки, то есть – постулированием неопределенной продолжительности «периода стагнации» (см. ил. 234 выше). У Голда возникла идея: если допустить существование процесса непрерывного рождения материи, то возникнет вероятность того, что Вселенная будет продолжать оставаться в стационарном состоянии, несмотря на общее расширение, в результате чего проблема «возраста Вселенной» просто перестанет быть актуальной. Бытует мнение, что эти три джентльмена пришли к такой идее после совместного просмотра фильма под названием «Глубокой ночью», который завершается повтором первой сцены.

С этого момента Бонди и Голд двинулись в одном направлении, а Хойл – в другом, хотя многие их идеи обладали очевидным сходством. Бонди и Голд преподносили свою работу как следствие одного из основных законов, названного ими «совершенным космологическим принципом»; согласно этому принципу, Вселенная всегда «остается стационарной в больших масштабах». До этого Милн (влияние его работ очевидно ощущается в этом утверждении) разрабатывал «космологический принцип», в котором постулировался не зависимый от места наблюдения вид крупномасштабной Вселенной; теперь же утверждалось, что и время наблюдения также не играет никакой роли. Иными словами, средняя плотность вещества и излучения остается одной и той же, и распределение по возрасту туманностей не меняется. В стационарной космологии средний возраст космических объектов составляет только третью часть «хаббловского возраста». Таким образом, как следовало из этой теории, возраст нашей Галактики должен быть гораздо выше среднего. Поскольку данные того времени о расстояниях привели многих исследователей к убеждению о необычайно больших размерах нашей Галактики по сравнению с другими, то казалось не таким уж невероятным, что ее возраст также превышает расчетное среднее значение.

Наиболее ранние публикации всех этих трех авторов появились в 1948 г. Методы Хойла выглядели менее радикально. На начальном этапе он взял за основу общую теорию относительности Эйнштейна; он также находился под влиянием принципа, впервые сформулированного Германом Вейлем в 1920‐х гг. Согласно этому принципу, каждой точке пространства-времени может быть поставлена в соответствие особая привилегированная скорость, и только определенная совокупность фундаментальных наблюдателей может видеть Вселенную в одном и том же виде. Хойл всего лишь добавил один новый член в эйнштейновское уравнение поля, интерпретировав его как показатель порождения материи. Однако это очевидным образом приводило к нарушению закона сохранения энергии – одного из наиболее сакральных физических законов. В 1951 г. Маккри показал, каким образом можно спасти уравнения Эйнштейна, иначе интерпретировав новое «порождающее поле» Хойла, а в 1960‐х гг. Хойл переработал свою раннюю версию в сотрудничестве с Дж. В. Нарликаром. Однако в конце 1940‐х и в 1950‐х гг. золотая пора стационарной космологии уже подходила к концу. Хойл выступил с серией блистательных лекций по новой «Третьей программе» Би-би-си, и на какое-то время его идеи стали темой широкого общенационального обсуждения в Британии, наряду с множеством протестных писем английского духовенства, опубликованных в прессе и прочитанных в виде проповедей, направленных против лихоимцев, возжелавших отринуть христианский догмат о единственности и неповторимости акта творения. Не помогло и то, что Хойл в подчеркнуто негативной манере адресовал всем враждебным моделям, начинавшим отсчет времени от некоторого момента в прошлом, уничижительный оборот «Большой взрыв»; Гамов, понятное дело, был одним из главных объектов его нападок по той причине, что сумел найти объяснение относительной распространенности химических элементов. Космологи, отстаивавшие стационарную модель, на какое-то время воспряли духом после выхода работы Хойла, Фаулера и Бербиджей, посвященной нуклеосинтезу в звездах (мы рассмотрим эту тему в конце настоящей главы). Их работа была в значительной степени инспирирована верой Хойла в стационарную космологию, с которой она очень хорошо сочеталась, однако со временем выяснилось, что их новая теория нуклеосинтеза может быть столь же замечательно приспособлена и к другим моделям. На деле, это оказалось их высочайшим достижением.

Первые данные наблюдений, свидетельствовавшие против стационарной теории, появились после подсчета небесных радиоисточников, произведенного сначала Мартином Райлом с несколькими британскими коллегами в Кембридже, а затем Бернардом Ярнтоном Миллсом и Джоном Г. Болтоном в Австралии и Марчелло Чеккарелли в Италии. Выяснилось, что число слабых радиоисточников превосходит число ярких источников в гораздо большей степени, чем это должно было быть, согласно прогнозам стационарной теории. Наиболее простое объяснение давала модель Большого взрыва. Оно заключалось в том, что яркие (по абсолютной величине) источники находятся в относительной близости от нас, а излучение, исходящее от далеких ярких источников, просто не успевает до нас добраться. Другими словами, согласно упомянутой эволюционной модели, заглядывая во все более далекие космические области, мы наблюдаем Вселенную на все более ранних стадиях ее эволюции, а потому обнаруживаемые там источники должны обладать более низкой светимостью.

Первые данные Райла, расцененные некоторыми специалистами как предельно ясный сигнал, были предъявлены в 1955 г., одновременно с выходом его последнего каталога, содержавшего описание 1936 радиоисточников. После этого он примерно в течение двух лет серьезно занимался изучением космологической проблемы. Заявление Райла от 1955 г., сделанное им совместно со своим студентом Петером Шуером, сильно наэлектризовало общественность. По вполне понятным причинам Райл никому не рассказывал о своих планах, но даже он не был готов к открытому наступлению на теоретиков стационарной модели ввиду того, что массовая британская пресса придавала очень большое значение этой полемике. Вскоре Джозеф Пози и Бернард Миллс в Сиднее обнаружили в результатах собственных радионаблюдений некоторые данные, слабо вязавшиеся с выводами Райла, и последний был вынужден терпеть едкие нападки как от защитников стационарной модели, так и от радиоастрономов. В течение последующих семи или восьми лет находились независимо мыслящие специалисты, расценивавшие происходящее так, что наблюдения Райла якобы содержат некоторую погрешность. На деле же, все эти замечания были направлены на снижение накала вокруг происходящего.

Таким образом, ситуация, сложившаяся в космологии к 1960 г., представлялась далекой от очевидной для всех, кто не имел отношения к разработке какого-либо конкретного варианта теории. Кроме того, существовало несколько релятивистских моделей помимо и сверх того, что мы рассмотрели ранее, – например, пульсирующие модели, где расширение (длящееся в течение миллиардов лет) сменялось сжатием, за которым опять следовала фаза расширения. Такие модели обладали чрезвычайно аномальными термодинамическими свойствами, что делало их в целом непопулярными в среде астрономов. Предпринимались попытки построить космологические модели на основе различных теорий гравитации, введенных в оборот, как уже говорилось выше, в 1920‐х гг. такими математиками, как А. Н. Уайтхед (его теорию дополнил Дж. Л. Синг) и Дж. Д. Биркгоф, но они не получили поддержки и не привлекли почти никакого внимания. Общая теория относительности Эйнштейна была еще далека от получения широкого признания, и многие из тех, кто пользовался только ею, вероятно, испытывали некоторые сомнения на ее счет. Наступивший перелом привел к очень быстрым изменениям, главным образом благодаря серии новых открытий, сделанных с помощью радиотелескопов, полностью поменявших привычные представления об астрономии.