Книга Бытия. Общая история происхождения - Гвидо Тонелли
Нам сегодня трудно удержаться от улыбки, когда мы слышим, какими наивными были представления лучших ученых разных эпох до того, как в их распоряжении оказались современные телескопы.
Латинское слово Universum, “Вселенная”, содержит два корня – unus, числительное “один”, и versus, причастие прошедшего времени от глагола verto, “вращать”. Мы используем его для обозначения всего сущего, но его буквальное значение иное: “то, что вращается все вместе в одном направлении”. В нем содержится рудимент представления древних обо всем сущем как о единой и упорядоченной системе тел, пребывающей во вращении. Этот предрассудок объединяет древние представления Аристотеля и Птолемея с более современными моделями Коперника и Кеплера.
С концептуальной точки зрения геоцентрическая и гелиоцентрическая вселенные абсолютно различны. На протяжении почти двух тысяч лет ученые всей планеты непрерывно производили вычисления и рассуждения по поводу движения сфер, гостеприимно приютивших Луну, Солнце, планеты и неподвижные звезды. А потом вдруг вся эта картина мира рухнула.
Выдрать Землю из центра мироздания было совсем не просто. Для общества XVII века это было сильным шоком – культурным, философским, религиозным. С этого момента весь мир стал иным. И все же, если взглянуть на вещи с некоторой временной дистанции, две системы, кажущиеся настолько несовместимыми, что за них проливалась кровь, обнаруживают очень сходную структуру. Обе описывают неизменную стационарную вселенную, идеальную машину, гарантирующую вечную гармонию, неизменное вращение. А приводит ли ее в движение “Любовь, что движет Солнце и светила”[3] или сила гравитации Галилея и Ньютона – суть ее от этого не меняется.
Предрассудок о вечной и неизменной, совершенной и потому не меняющейся ab initio[4] Вселенной дожил почти до наших дней. Удивительно находить его и в первых формулировках релятивистской космологии начала ХХ века.
В 1917 году Альберт Эйнштейн, разрабатывая свою общую теорию относительности и ее следствия, постулировал Вселенную однородную, статическую, пространственно искривленную. Масса и энергия искривляли пространство-время и стремились сжать его в точку, но если в уравнение добавить положительное слагаемое, то это стремление можно скомпенсировать – и система останется в равновесии. Вся современная космология начинается с этого виража. Ради того, чтобы избежать катастрофического финала Вселенной, неминуемого при наличии одной только гравитации, в уравнение вводилась произвольная добавка. Желая поддержать тысячелетний предрассудок о стабильности и неизменности Вселенной, в плену которого Эйнштейн и сам, очевидно, находился, он придумал то, что получило название “космологической постоянной”, то есть положительную энергию пустоты, которая приводит к возникновению все расталкивающей силы в противовес гравитационному притяжению, гарантируя стабильность целого.
Сегодня, когда мы знаем, что во Вселенной сотни миллиардов галактик, нам странно обнаруживать, что в начале двадцатых годов прошлого столетия многие ученые, и в их числе самые выдающиеся умы, все еще полагали мир ограниченным одним только Млечным Путем. Медленные обращения тел этой галактики вокруг ее единого центра хорошо вписывались в представления о Вселенной как о стационарной, гармоничной и упорядоченной системе. Очень скоро новые наблюдения поставят все эти представления под очень большой вопрос, но уже тогда молодой бельгийский ученый благодаря своей гениальной интуиции предвидел радикальный разрыв со старыми теориями.
В 1927 году Жоржу Леметру было тридцать три года, он был католическим священником, с отличием прошедшим курс астрономии в Кембридже и завершавшим свою работу над диссертацией в Массачусетском технологическом институте. Молодой ученый одним из первых понял, что уравнения Эйнштейна могут описывать также динамическую вселенную – систему с постоянной массой, но непрерывно расширяющуюся так, что ее радиус растет с течением времени. Когда он представил свои рассуждения самому ценимому и авторитетному из коллег, приговор Эйнштейна был суров: “Ваши вычисления правильны, но ваша физика отвратительна”[5]. До такой степени укоренилось тысячелетнее предубеждение, будто Вселенная – стационарная система, что даже самый гибкий и изобретательный ум своего времени отказывался от мысли о ее расширении, а следовательно, и о возможности всему на свете иметь начало.
Потребуются годы обсуждений и самых яростных споров, прежде чем это неслыханное новшество укоренится среди ученых, и пройдет еще больше времени, прежде чем оно станет достоянием широкой публики.
Ключ к успеху был предложен все в той же статье Леметра, где излагалась его новая теория: там он упоминал об измерении радиальной скорости внегалактических туманностей.
В те годы внимание астрономов было приковано к странным космическим объектам, похожим на облачка: считалось, что они представляют собой группы звезд, окруженных пылью или газом. Сегодня мы знаем, что это галактики и в каждой из них миллиарды звезд, но имевшиеся тогда телескопы не позволяли получить достаточно детальную картину.
Чтобы вычислить, с какой скоростью движется звезда или какое-нибудь светящееся тело вообще, астрономы со временем научились пользоваться эффектом Доплера. То же самое явление, которое мы обнаруживаем посредством слуха, когда мимо проезжает карета скорой помощи со включенной сиреной, но только в применении к световым волнам. Когда источник волн удаляется, частота принимаемых нами колебаний падает: звук сирены при этом становится более низким, а свет краснеет. Изучая спектры электромагнитного излучения различных небесных источников, для каждого из них можно определить величину такого “покраснения” (его называют “красным смещением”), а из него найти радиальную скорость, с которой удаляется источник.
Но совсем не просто измерить расстояние до этих образований и по крайней мере понять, находятся ли они внутри нашей Галактики.
Решение было найдено Эдвином Хабблом, молодым астрономом, работавшим в обсерватории Маунт-Вилсон в Калифорнии, где был установлен самый мощный телескоп того времени.
Разработанный им метод базировался на использовании цефеид, пульсирующих звезд переменной светимости. За несколько лет до начала этой работы умерла Генриетта Суон Ливитт, она одной из первых среди американских астрономов, еще в молодые годы, сделала огромный вклад в развитие этой области исследований, не получив, как часто бывает в подобных случаях, должного признания. В самом деле, в начале ХХ века считалось немыслимым, чтобы женщина работала на телескопе, и очень мало кому из них удавалось получить соответствующую работу. Ливитт досталась роль – второстепенная и низкооплачиваемая – человека-компьютера: ее задача ограничивалась тем, что она должна была просматривать один за другим тысячи фотографических отпечатков, сделанных с помощью телескопа, и записыватьхарактеристики звезд и других запечатленных объектов. В частности, она измеряла и каталогизировала видимый блеск звезд.
Еще будучи молодым астрономом, она сосредоточила свои исследования на звездах переменной светимости в Малом Магеллановом Облаке – туманности, которую в то время считали частью нашей Галактики. Ливитт принадлежит гениальное наблюдение: у звезд с наибольшей светимостью период пульсаций также оказывался наиболее продолжительным. Когда эта закономерность была установлена, стало возможным оценить
