17
Большой спор о Большом взрыве

Теорию Большого взрыва, точнее, на тот момент динамическую эволюционную модель, астрономы и физики начали разрабатывать в XX веке, хотя близкие идеи высказывались, конечно, и раньше. В 1910-х годах несколько астрономов, в том числе американец Весто Слайфер и немец Карл Вирц, замечали красное смещение при наблюдении отдаленных галактик. Это означало, что галактики продолжают удаляться от наблюдателя. Причем у дальних объектов красное смещение было более значительным, чем у близких.

Большое значение для развития теории сыграли уравнения общей теории относительности Альберта Эйнштейна, хотя сам он вводил космологическую постоянную, благодаря которой уравнения допускали статическое решение. Чуть позже на их основе было создано несколько моделей, описывающих расширяющуюся Вселенную.

Первая из них была предложена российским физиком и математиком Александром Фридманом. Он показал, что вне зависимости от космологической постоянной из уравнений можно вывести различные модели Вселенной (хотя он и подходил к проблеме как математик, говоря, что «его дело – указать возможные решения уравнений Эйнштейна, а там пусть физики делают с этими решениями, что они хотят»). Он также предположил, что пропорциональное расстоянию до объекта красное смещение соответствует условиям расширяющейся Вселенной.

К тем же результатам пришел и бельгийский астроном и математик Жорж Леметр. Заинтересовавшись работами Слайфера и Хаббла, он рассчитал коэффициент зависимости величины красного смещения от расстояния до объекта. Работу, в которой описывались и зависимость, и постоянная, Леметр опубликовал в журнале Annals of the Scientific Society of Brussels. Ее далеко не сразу перевели на английский, и открытие осталось практически незамеченным. Настаивая на возможности нестационарной Вселенной, Леметр спорил с Эйнштейном, сомневающимся в правильности собственных уравнений, и заслужил противоречивую оценку великого ученого: «Ваши вычисления верны, но ваша физика ужасна». Немного позже Леметр развил свою теорию, предположив, что Вселенная развилась из очень сжатого объема, который он назвал «первородным атомом». В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл сформулировал закон и вычислил постоянную, получившие его имя.

В 1948 году вышла работа советско-американского физика Георгия Гамова. В ней он, опираясь на модель Фридмана, предположил, что в начале существования Вселенной ее вещество не только было очень сильно сжато, но и имело невероятно высокую температуру. Одним из выводов теории горячей Вселенной было предсказание реликтового излучения и оценка его температуры – всего на несколько градусов выше абсолютного нуля.

В том же году было опубликовано несколько значительных работ сторонников теории стационарной Вселенной: Фреда Хойла, Германа Бонди и Томаса Голда. Их теория стала альтернативой динамической эволюционной модели (все еще не Большого взрыва). Трое ученых полагали, что расширение Вселенной не доказывает ее возникновения в определенный момент. Возможно, она расширяется по мере появления новой материи, как это и происходило всегда. Скорость образования вещества из вакуума составляет один атом водорода на кубический метр за 10⁹ лет, что позволяет Вселенной оставаться стабильной при расширении.

Теория привлекала сторонников, ее создатели выступали с лекциями, публиковались. В конце марта 1949 года Хойл выступал на радио, рассказывая о своих взглядах на возникновение и развитие Вселенной. В тот день он, говоря о теории своих противников, употребил быстро ставшее известным выражение Big Bang – Большой Бум (или взрыв, хлопок). Хотя Хойл вряд ли к этому стремился, броское название немало способствовало популярности теории.

Вскоре у стационарной Вселенной стали возникать проблемы. Оказалось, что многие объекты, такие как квазары и радиогалактики, существуют лишь на очень больших расстояниях от Земли, точнее, существовали в отдаленном прошлом. Тот факт, что их не находили ближе, говорил в пользу теории Большого взрыва. Но еще больший удар по теории нанесло обнаружение реликтового излучения, предсказанного Гамовым. Его существование было случайно обнаружено в 1965 году астрономами Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном (его пару раз замечали и в более ранние годы, но тогда должного внимания и объяснения открытие не получило). Это стало «последним гвоздем в гроб теории стационарной Вселенной», по выражению физика Стивена Хокинга.

Позднее, в 1990-х годах, Хойл с коллегами разработали теорию квазистационарной Вселенной, в которой попытались избавиться от недостатков оригинальной теории. В частности, они предположили, что во Вселенной время от времени происходят небольшие взрывы (little bangs). Однако, несмотря на старания авторов теории, подавляющее большинство современных работ по астрономии исходят именно из теории Большого взрыва.