Натан Авиэзер - В Начале. Сотворение мира и наука

Первичный сгусток состоял из световой энергии того же типа, какая излучается Солнцем. Термин "свет" употреблен нами для обозначения общего явления, называемого учеными "электромагнитное излучение". Явление это легче всего объяснить, вновь обратившись к Солнцу. Электромагнитное излучение Солнца, видимое глазом, называется видимым светом. Спектр его включает все оттенки от красного до синего (знакомые нам цвета радуги). Солнце испускает также электромагнитное излучение, не видимое глазом, или невидимый свет. "Цветовой" спектр невидимого солнечного света включает в себя инфракрасные лучи (дающие коже ощущение тепла), ультрафиолетовые лучи (причина загара), микроволны (используемые в микроволновыхпечах), радиоволны, рентгеновские лучи и т.п. Существенной разницы между цветами видимого и невидимого света нет; все вместе они составляют полный спектр электромагнитного излучения. Заряженный соответствующей пленкой фотоаппарат с равным успехом зарегистрирует все эти цвета. Поэтому, следуя общепринятой практике, мы называем словом "свет" все электромагнитное излучение, включая как видимый, так и невидимый свет.

Мы подходим теперь к важнейшему событию, совершившемуся вскоре после "большого взрыва,, и обозначенному в таблице цифрой 0,001. Для понимания этого события необходима некоторая базисная информация. Известной нам формой материи являются атом либо группа атомов, называемые молекулой. Однако, когда, сразу после нулевого времени, произошло образование материи, она не существовала в форме атомов. Невероятно высокая температура первичного сгустка мгновенно разрушила бы любой атом. Поэтому материя существовала в иной форме, которая называется "плазмой". Существенное различие между этими двумя формами материи заключается в том, что атом в электрическом отношении нейтрален, тогда как плазма состоит из частиц, несущих либо положительный, либо отрицательный заряд. Эти заряженные частицы "ловят" свет, блокируя его проникновение сквозь плазму. Поэтому со стороны плазма всегда выглядит темной.

Спустя доли секунды после "большого взрыва" вселенная состояла из света первичного сгустка, пронизывающего плазму. Хотя свет сгустка был невероятно силен, плазма вобрала его в себя; свет не мог проникнуть сквозь нее и потому был "невидим". Чтобы представить себе эту ситуацию, вообразите, что в мире имелся в то время некто с фотоаппаратом. Вселенная казалась бы нашему фотографу темной из-за плазмы, и заснятые им кадры были бы абсолютно черными, хотя Вселенная была наполнена светом первичного огненного шара. Дело выглядело бы так, словно кто-то, не пользуясь вспышкой, нащелкал снимков в совершенно темной комнате.

Начиная с нулевого момента, раскаленный первичный сгусток стал стремительно охлаждаться. К моменту, обозначенному на таблице цифрой 0,001, он охладился настолько, что это позволило заряженным частицам плазмы соединиться и образовать атомы. Образование атомов из плазмы было жизненно-важным событием, определившим путь развития Вселенной в ее теперешнем виде.

В противоположность плазме, любое пространство, наполненное свободными атомами и молекулами, совершенно прозрачно. Стоит лишь вспомнить прозрачную атмосферу нашей планеты, состоящую из молекул воздуха (в основном, азота и кислорода). Свет свободно струится сквозь атмосферу; с поверхности Земли отчетливо видны Солнце, Луна, отдаленные звезды и галактики. Таким образом, когда 15 миллиардов лет назад плазма внезапно превратилась в атомы и молекулы, она перестала задерживать свет огненного сгустка. Свет этот превратился в "видимый"; он вскоре заполнил всю Вселенную и заполняет ее по сей день.

На этом мы заканчиваем наше, очень краткое, описание основных положений теории Джорджа Гамова о "большом взрыве". Как и для каждой научной теории, критерием ее приемлемости служит подтверждение практикой правильности ее предположений. Наиболее поразительным в теории "большого взрыва" является предположение о том, что мир заполнен светом вот уже 15 миллиардов лет, с самого "начала времени". Этот свет, большая часть спектра которого невидима, обладает совершенно особыми качествами (рассматривать их сейчас нет необходимости), благодаря которым его легко отличить от любых других видов электромагнитного излучения. Однако, предсказанная радиация не была обнаружена. И вот почему: первичный сгусток был невероятно раскален и содержал гигантскую энергию. С течением времени, однако, он расширялся и охлаждался, в результате чего лучистая энергия распространялась во все стороны. Сегодня, пятнадцать миллиардов лет спустя, энергия первичного сгустка чрезвычайно сильно разрежена, его электромагнитная радиация столь слаба, что обнаружить ее с помощью имевшейся прежде научной аппаратуры было технически невозможно.

Подытожим ситуацию. Космологическая теория "большого взрыва" коренным образом отличалась от общепринятых концепций. Кроме того, выдвинутое теорией драматическое предположение о существовании особого излучения, наполняющего всю Вселенную, не могло быть проверено по техническим причинам. Не удивительно поэтому, что теория "большого взрыва" не была воспринята научной средой всерьез.

После Второй мировой войны во многих областях технологии произошли революционные сдвиги. То была эпоха полупроводников, лазера и электронно-вычислительных машин. Научная аппаратура также подверглась радикальному усовершенствованию. Многие эксперименты, проведение которых было неосуществимо с помощью техники сороковых годов, стали рутиной в шестидесятых. Детекторы радиации, что особенно для нас важно, тоже быпи усовершенствованы во стократ. К шестидесятым годам обнаружение сверхслабой магнитной радиации, предсказанной теорией "большого взрыва", стало технически осуществимым.

В 1965 году два американских ученых, сотрудники научно-исследовательской лаборатории телефонной компании "Белл", Арно Пензиас и Роберт Уилсон, занимались измерениями галактических радиоволн с помощью особо чувствительных антенн. Во время испытания антенны они заметили очень слабое, незнакомое электромагнитное излучение, которое шло, казалось, со всех сторон из космического пространства. Вскоре стало ясно, что это и есть та самая радиация, которую предсказала теория "большого взрыва".

После опубликования открытия Пензиаса и Уилсона их результаты были подтверждены многими другими исследователями. В настоящее время не остается и тени сомнения, что это фундаментальное предположение теории "большого взрыва" является научно обоснованным фактом. Более того, подтвердились также и другие ключевые предположения этой теории. Так например, теория предполагает, что все галактики Вселенной разбегаются с огромной скоростью в результате первоначального взрыва, причем отдаленные галактики движутся с большей скоростью, чем ближние. Это угаданное Гамовым "разбегание" галактик бьыо подтверждено, главным образом, исследованиями американского астронома Эдвина Хаббла; скорость галактического движения получила название константы Хаббла. Еще одна победа теории "большого взрыва" связана с химическим составом Вселенной. Соотношение количества водорода и гелия, наблюдаемое во Вселенной, полностью соответствует постулатам теории.

Теория "большого взрыва" получила дополнительное подтверждение в конце 90-х годов, когда космический спутник СОВЕ передал результаты произведенных им измерений Американское Агентство по Освоению Космического Пространства (NASA) запустило этот спутник за пределы атмосферы с целью измерения различных свойств излучения, вызванного "большим взрывом" Полученная информация полностью подтвердила теорию "большого взрыва" Английский журнал Nature назвал эти исследования "триумфом науки",4 а журнал Scientific American за июль 1992 года открывался статьей "Дальнейшие доказательства теории 'большого взрыва". Открытия, сделанные в 1992 году с помощью СОВЕ, неоднократно освещались также и в широкой прессе Поскольку все предположения теории "большого взрыва" получили подтверждение, она превратилась в общепринятую космологическую теорию, все же прочие теории этого рода были преданы забвению В настоящее время все космологические исследования проводятся исключительно в рамках теории "большого взрыва" Окончательное признание обоснованности этой теории пришло в 1978 году, когда Арно Пензиасу и Роберту Уилсону за их фундаментальное открытие была присуждена Нобелевская премия по физике К сожалению, Джордж Гамов умер в 1968 году и не мог разделить с ними славу, ибо правила Нобелевского комитета не допускают присуждения премии посмертно

Значение открытия Пензиаса и Уилсона трудно переоценить Профессор Стивен Вайнберг назвал его "одним из важнейших научных открытий двадцатого века" 5 Энтузиазм Вайнберга вполне понятен Теория "большого взрыва" радикально изменила наши представления о происхождении Вселенной.