Педро Феррейра - Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности
К новому взгляду на Вселенную Хойла и его коллег подвигнул фильм «Глубокой ночью». Снятый в 1945-м, этот фильм ужасов имеет закольцованную структуру, так как заканчивается тем же моментом, в котором начался. Отсутствие начала и конца дает замкнутую картинку бесконечной Вселенной. Концепция заинтересовала Хойла, Бонди и Голда. Ведь, может быть, Вселенная выглядит именно так? В этом случае нет ни начального момента, ни первоначального атома.
Бонди и Голд рассматривали проблему начального момента — или, как ее позднее назвал Хойл, проблему «большого взрыва» — с почти абстрактной, эстетической точки зрения. За века в описании Вселенной произошли изменения в сторону утраты особого положения в пространстве. Фридман и Леметр, как и Эйнштейн до них, считали, что Вселенная совершенно лишена характерных черт, а также центра или предположительного места, в котором началось ее формирование. Все точки пространства совершенно равноправны. Почему бы не применить этот космологический принцип к чему-то более полному и всеобъемлющему? Почему не предположить, что равноправными являются не только все точки пространства, но и все моменты времени? Начало попросту отсутствует, есть только вечная Вселенная, все время пребывающая в стабильном состоянии.
Хойл начал рассматривать следствия подобного допущения. Во Вселенных Фридмана и Леметра по мере расширения энергия расходится в пространстве и со временем несколько ослабевает. Для действительно стабильного состояния Вселенной энергия должна каким-то образом пополняться. Поэтому Хойл решил исправить уравнения Эйнштейна во многом таким же образом, как это сделал сам Эйнштейн, пытаясь построить канувшую в Лету модель статической Вселенной. Хойл постулировал существование так называемого си-поля (creation field), отвечающего за генерацию энергии. Именно этот мистический, никем ранее не виданный источник энергии и должен поддерживать стационарную Вселенную Хойла. В этой Вселенной не работает один из незыблемых законов физики — закон сохранения энергии. По словам Хойла, ничего страшного в этом нет, потому что нужен «примерно один атом в век на объем, сравнимый с Эмпайр-стейт-билдинг». Практически ничто.
В 1948 году в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества появились две статьи, одна авторства Хойла, а вторая Бонди и Голда. Приняты они были по-разному. Один из отцов квантовой физики Вернер Гейзенберг, останавливавшийся в Кембридже как раз, когда Хойл представлял свою статью о си-поле, считал, что это наиболее интересная из идей, поданных ему во время визита. Оксфордский профессор математики Э. А. Милн недвусмысленно отклонил эту идею, заявив: «Я не верю в необходимость гипотезы о непрерывном создании материи и не считаю, что она обоснована, впрочем, как и предположение о создании целой Вселенной в определенный период». Макс Борн, который в Геттингене был руководителем Оппенгеймера, вообще не воспринял предложенные Койлом изменения, «потому что если в физике и есть закон, Устойчивый ко всем изменениям и революциям, то это закон сохранения энергии». Да и сам великий Альберт Эйнштейн не обратил особого внимания на модель Хойла, назвав ее фрагментом «фантастической гипотезы». Таким образом, простое и очевидное с точки зрения тройки астрономов решение фундаментальной проблемы космологии было отвергнуто как абсурдное и ненужное. Хойла расстроило, как он считал, неблагоразумие коллег. По его словам, он совершенно «вымотался, объясняя неповоротливым умам узловые моменты физики, математики, фактов и логики».
А затем у Хойла внезапно появилась возможность продвижения придуманной им модели, и эта возможность превосходила по влиянию любую статью или серию семинаров. Радио ВВС запланировало цикл лекций кембриджского историка Герберта Баттерфилда. В последнюю минуту Баттерфилд отказался, поэтому был приглашен имеющий некоторый опыт выступлений по радио молодой Фред Хойл, который должен был записать пять программ, посвященных Вселенной и космологии. Хойл получил возможность изложить проблемы космологии, рассказав о молодой Вселенной со старыми галактиками и о том, что модели Фридмана и Леметра породили больше вопросов, чем дали ответов. Также можно было описать достоинства своей стационарной Вселенной. Так Хойл смог в обход обычных процедур представить стране свои идеи как свершившийся факт. О его теории узнали все.
Лекции Хойла на ВВС имели большой успех, он стал известной фигурой, одной из первых важных медиаперсон. Описанная им Вселённая захватила воображение народных масс. Путем публичных выступлений поставив свою модель над куда более устоявшимися и принятыми моделями расширяющейся Вселенной Фридмана и Леметра, Хойл настроил против себя коллег, в результате его концепция стационарной Вселенной столкнулась с мощным отторжением. Добившись успеха у широкой публики, Хойл ощутил усиление противодействия в научных кругах. Как он вспоминал позднее: «В первые несколько лет 1950-х мне было крайне сложно опубликовать свою работу».
Тем не менее концепция стационарной Вселенной прижилась в качестве жизнеспособной альтернативы расширяющейся Вселенной Фридмана и Леметра, которая в свое время вытеснила модель Эйнштейна. Под критику попали великие открытия, сделанные в 1920-е в области космологии и общей теории относительности. Впрочем, через несколько лет откроется совершенное новое окно во Вселенную, которое представит все эти модели в ином свете.
«Не ошибусь, сказав, что мотивом [Мартина] Райла при разработке программы подсчета радиоисточников была чистая месть», — вспоминал о своем бывшем коллеге Хойл. Сказано зло, но доля правды в этом была. Ведь Мартин Райл обладал неуравновешенным, несдержанным характером, агрессивным и подозрительным. Даже в Кембридже Райл избегал остальных преподавателей, уходя работать к своим радиотелескопам, установленным на месте бывшей станции метро Lord's Bridge, как вспоминал один из его коллег, «в сарае, в полях». Он сделает блестящую карьеру: в 1972 году станет Королевским астрономом, а в 1974-м уже получит Нобелевскую премию, — но до этого времени будет вести себя так, как будто ему постоянно что-то угрожает, и поддерживать в группе атмосферу секретности.
Мартин Райл также принадлежал к «поколению радиоволн». Сын кембриджского профессора, в 1939 году он получил степень в Оксфорде. Подобно Бонди, Голду и Хойлу, Райл во время войны работал над радарами, предложив приемы создания помех для немецких радиолокационных систем и срыва работы систем ракетного наведения. После войны он поехал в Кембридж, где применил свои способности в новой области радиоастрономии и в какой-то степени возглавил эту область. Райл был не одинок. Когда Бернард Лавелл, в годы войны также занимавшийся радарами, переехал в Манчестер, он начал создавать в обсерватории Джодрелл Бэнк один из крупнейших управляемых радиотелескопов. В Австралии Джозеф Пози в военное время занимался разработкой радиолокационной техники для королевского австралийского военно-морского флота, а затем основал в Сиднее собственную группу радиоастрономов.
Однако первый шаг в радиоастрономии был предпринят еще раньше, когда Карл Янский, работающий инженером в лабораториях телефонной компании Белл, в начале 1930-х обнаружил, что Вселенная издает радиошум. Его попросили найти источник раздражающих атмосферных помех, порой сильно затрудняющих переговоры по радио и даже трансляцию радиопрограмм. Янский хотел всего лишь устранить помехи — тайны космоса его практически не интересовали.
Радиоволны отличаются от световых волн только в миллиарды раз большей длиной. У видимого нами света, который составляет большую часть солнечного спектра, длина волны не превышает одну миллионную метра. Радиоволны имеют гигантскую длину от миллиметра до сотен метров. Янский обнаружил, что Млечный Путь день за днем испускает огромное количество радиоволн. И несмотря на то что яркость Солнца превосходит совокупную яркость Млечного Пути, такого количества радиоволн оно не порождает. В опубликованной в 1933 году статье «Электрические помехи, вероятно, внеземного происхождения» Янский систематически проанализировал все возможные источники атмосферных помех и показал на карте, откуда приходили радиоволны. Его методы открыли новый способ наблюдения космоса. Вместо гигантских телескопов, расположенных на вершинах гор, теперь можно было обойтись проволочной сеткой и антенной. А наблюдения слабого света далеких объектов сменились приемом приходящих из космоса радиоволн.
Открытие Янского было большей частью проигнорировано. Он предложил лабораториям Белла построить новую улучшенную антенну, но получил отказ. Они не занимались астрономией. И сам Янский переключился на другие сферы деятельности. Тем не менее его работа не прошла бесследно. Уникальный радиоинженер и астроном-любитель из города Уитон, штат Иллинойс, Гроут Ребер прочитал об открытии Янского в журнале «Популярная астрономия» и принялся за строительство большой антенны на заднем дворе своего дома. Эта антенна представляла собой девятиметровую тарелку с вытягивавшейся вперед металлической конструкцией для захвата отраженных волн. Это был первый настоящий радиотелескоп, напоминающий те, которые используются в наши дни. С его помощью Ребер построил более точную карту радиоизлучения Млечного Пути и составил первую карту неба в радиодиапазоне. Свою работу он отправил в «Астрофизический журнал», редакцию которого в то время возглавлял Чандра. Чандра был весьма заинтересован результатами Ребера и поражен его упорством. Статья, снабженная составленными Ребером картами, была принята к публикации и в 1940 году появилась под названием «Космические атмосферные помехи».
