Марио Ливио - От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной
В октябре 1948 года Хойл, Бонди и Голд присутствовали на небольшой конференции Королевского астрономического общества в Эдинбурге. Всех троих пригласили поделиться соображениями о теории стационарной Вселенной. Хойл воспользовался случаем и впервые провел связь между неизменным самодостаточным космосом и жизнью.
«Современная астрофизика, по всей видимости, неумолимо отталкивает нас от Вселенной, где пространство и время имеют границы, где в будущем нас не ждет ничего, кроме общего упадка или тепловой смерти, в сторону Вселенной, где и пространство, и время бесконечны. Очень может быть, что возможности физической эволюции – и даже эволюции жизни – тоже не знают границ. Именно эти вопросы и стоят сегодня перед астрономами. Мы надеемся, что достаточно определенные ответы на эти вопросы удастся найти уже при жизни этого поколения[357].»
Парадоксально, но факт: хотя впоследствии Хойл критиковал идею естественного отбора и стоял за панспермию – жизнь как космический феномен, – корни такого мировоззрения восходят к Дарвину. Вспомним, что Дарвину очень не нравилось, как Кельвин оценивал возраст Земли, поскольку он опасался, что такие границы не оставляют времени для эволюции. В этом высказывании Хойл указывает на преимущества теории стационарной Вселенной – если Вселенная была всегда и всегда будет, значит, жизнь располагает бесконечным временем на зарождение и эволюцию. К этому вопросу мы еще вернемся, когда будем обсуждать возможные причины ляпсуса Хойла.
Астроном Уильям Грейвс, президент Королевского астрономического общества, открыл дискуссию после докладов Хойла, Бонди и Голда несколько ироничным замечанием: «Космология – это всего лишь один из разделов астрономии, далеко не единственный, вопреки мнению самих космологов, хотя, конечно, главный, с этим никто не спорит»[358]. Так вышло, что среди слушателей был выдающийся физик Макс Борн. Когда его спросили, что он думает о модели стационарной Вселенной, он ответил:
«Стойкость и упорство космологов в целом вызывают у меня почтительное восхищение. После первых открытий в ядерной физике физики регулярно открывают новые частицы, вот и в космологии мы будем и дальше находить новые теории структуры и эволюции мироздания. Я искренне рад, что мне довелось услышать эти доклады, однако к их сути я отношусь скептически[359].»
Первые тревожные симптомы у теории стационарной Вселенной обнаружили не оптические, а радиотелескопы. Для радиоволн Вселенная, в сущности, прозрачна, поэтому антенны радиотелескопов могут улавливать сигналы от далеких галактик, даже если обнаружить их оптически очень трудно, лишь бы они были «активны» в радиодиапазоне. В 1950 годы английские и австралийские ученые нашли достойное применение опыту, накопленному во время Второй мировой войны, и разработали масштабную программу радиоастрономических исследований. Одним из первопроходцев в этой области был физик из лаборатории Кавендиша в Лондоне Мартин Райл.
В отличие от Хойла, Райл происходил из высших слоев общества – его отец был личным врачом короля Георга VI – и получил самое лучшее частное образование, доступное в те годы. В конце сороковых Райл участвовал в первых радиоастрономических исследованиях Солнца, а затем вместе с коллегами стал инициатором честолюбивого начинания: искал радиоисточники вне Солнечной системы. Райл и его группа радикально усовершенствовали методы наблюдения и получили возможность отсеивать фоновое излучение на Млечном Пути, после чего обнаружили несколько десятков «радиозвезд», более или менее равномерно распределенных по всему небу. К сожалению, соответствий в оптическом диапазоне у большинства источников не оказалось, поэтому точно определить расстояние до них было невозможно. Райл придерживался того мнения, что это были особые звезды в нашей собственной галактике, и был готов яростно отстаивать свою точку зрения на небольшой конференции энтузиастов радиоастрономии.
В марте 1951 года в Университетском колледже в Лондоне состоялась так называемая Мэссиевская конференция (названная в честь физика-ядерщика Гарри Мэсси, который ее организовал). Там присутствовали и Хойл, и Голд, и своего скептицизма они не скрывали. В какой-то момент Голд поднялся и раскритиковал выводы Райла. Он делал упор на то, что поскольку отдельные радиоисточники расположены равномерно по всем направлениям, а не сосредоточены в плоскости Млечного Пути, они находятся вне нашей галактики, и расстояния до них гораздо больше. Единственная альтернатива, указывал Голд, состоит в том, что источники на самом деле находятся настолько близко, что все они располагаются внутри диска галактики (на расстояниях меньше ста световых лет). Гипотеза Райла, согласно которой эти источники были рассеяны по всему Млечному Пути, была, по мнению Голда, совершенно необоснованной. Хойл полностью поддержал Голда и тем самым спровоцировал Райла на едкую ремарку: «Думаю, теоретики неверно истолковали экспериментальные данные». На это Хойл указал, что примерно из полудюжины источников, для которых нашлись оптические соответствия, пять находились в других галактиках. Много лет спустя он отмечал, что слово «теоретики» Райл произнес так, будто оно относилось к «низшему, отвратительному биологическому виду»[360].
Это было лишь одно из множества крупных столкновений между Райлом и сторонниками теории стационарной Вселенной – и у обоих, и у Райла, и у Хойла, остался после него горький осадок на многие годы. В упомянутом случае верх одержали Голд и Хойл. Примерно через год после Мэссиевской конференции астроном Вальтер Бааде определил, что расстояние до радиоисточника в созвездии Лебедя составляет сотни миллионов световых лет, что подтвердило подозрения Хойла. Однако, по иронии судьбы, именно большое расстояние до радиоисточников и стало впоследствии краеугольным камнем для аргументации, которую Райл выдвинул в защиту развивающейся Вселенной, и к развенчанию гипотезы стационарной Вселенной. Кстати, в США теория стационарной Вселенной никогда не была особенно популярной, однако в 1952 году после лекции члена Королевского астрономического общества сэра Гарольда Спенсера Джонса она даже стала причиной громких заголовков в газетах. Два из них – из «The New York Times»[361] («Новая теория Вселенной вызвала интерес») и из «Christian Science Monitor» («Член Королевского астрономического общества подтвердил, что творение продолжается») – приведены на илл. 29.
Кампания против теории стационарной Вселенной поставила Райла в неловкое положение и еще в одном случае, хотя все началось, казалось бы, с победы. Модели Большого взрыва и стационарной Вселенной предполагали совершенно разное строение Вселенной вдалеке от нас. Когда мы наблюдаем галактики, до которых от нас два миллиарда световых лет, то по определению видим их такими, какими они были два миллиарда лет назад. Если Вселенная непрерывно развивается (модель Большого взрыва), следовательно, мы наблюдаем именно этот уголок Вселенной в более нежном возрасте, а значит, в ином состоянии. Согласно же модели стационарной Вселенной Вселенная всегда пребывала в одинаковом состоянии. Следовательно, можно рассчитывать, что отдаленное прошлое Вселенной выглядело в точности так же, как и наше нынешнее космическое окружение. Райл воспользовался случаем, который предоставил ему этот прогноз – ведь его можно было проверить на опыте – и начал собирать обширную коллекцию радиоисточников и считать, сколько из них приходится на разные интервалы интенсивности. Поскольку у Райла не было никакой возможности узнать точное расстояние до большинства из этих источников (они находились вне чувствительности оптических телескопов), Райл сделал простейшее предположение: более слабые из наблюдаемых радиоисточников в среднем находятся дальше, чем те, сигналы от которых сильнее. Он обнаружил, что слабых источников гораздо больше, чем сильных. Иными словами, похоже, что плотность источников, которые находятся на расстояниях в миллиарды световых лет (и тем самым отражают состояние Вселенной миллиарды лет назад) гораздо больше, чем нынешняя плотность радиоисточников неподалеку от нас. Это, конечно, никак не соответствует модели неизменной Вселенной и при этом вполне согласуется с идеей космоса, который эволюционирует с момента Большого взрыва, если только предположить (совершенно справедливо, как мы теперь знаем), что галактики склонны излучать интенсивные радиосигналы скорее в юности, чем в своем нынешнем, более старом состоянии.
Свои результаты Райл представил 6 мая 1955 года, когда выступал с престижной галлеевской лекцией, названной в честь знаменитого астронома XVII века. Имени Хойла он даже не упомянул, а авторами концепции стационарной Вселенной назвал лишь о «Бонди и прочих». Вердикт Райла был недвусмыслен: «Если мы примем заключение, что большинство радиозвезд лежит вне нашей галактики – а не принять его, похоже, затруднительно – объяснить данные наблюдений в терминах стационарной Вселенной окажется невозможно».
