Текст книги "Загадки мироздания"
Автор книги: Айзек Азимов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 13 (всего у книги 24 страниц)
ПУТЕШЕСТВИЕ ВО ВРЕМЕНИ: ТОЛЬКО В ОДИН КОНЕЦ
В 1905 году Альберт Эйнштейн предложил абсолютно новый взгляд на Вселенную, казалось выходящий за всякие рамки здравого смысла. Его точка зрения выглядела действительно странно, из нее следовало, что предметы меняются по мере движения, теряя длину и приобретая массу. Получалось, что один человек способен увидеть, измерить и подтвердить под присягой факты, которых другой просто не может увидеть. Терялись все устои.
Единственным утешением обычному человеку оставалось соображение о том, что при обычных условиях все эти нововведения проявляются в настолько малых масштабах, что их можно попросту игнорировать.
Представим себе для начала некий воображаемый товарный поезд, длиной ровно в один километр (при стоянии на месте) и массой ровно в один миллион тонн. Вот он проезжает мимо нас со скоростью 60 миль в час, и если бы у нас имелись достаточно точные измерительные инструменты, то мы бы установили с их помощью, что поезд в данный момент стал короче на одну миллиардную сантиметра и тяжелее на одну десятитысячную грамма.
Однако, если бы точно такие же измерения произвел человек, находящийся в самом поезде, для него и длина и масса поезда остались бы теми же. Он установил бы, что поезд по-прежнему длиной в один километр и массой в миллион тонн. Более того, с точки зрения наблюдателя из поезда, это мы, те, кто находится снаружи, потеряли бы в длине и приобрели в массе.
Миллиардные доли граммов и сантиметров мало кого волнуют. Может показаться, что все эти сложности вокруг новых воззрений на Вселенную не стоят того, чтобы вокруг них огород городить.
Но не всегда происходящие изменения столь незначительны. Всего за несколько лет до того, как Эйнштейн выдвинул свою теорию, было обнаружено, что радиоактивные атомы испускают крошечные субатомные частицы, движущиеся со скоростями, значительно превышающими скорость нашего воображаемого поезда. Скорости субатомных частиц лежат в пределах от 16 000 до 300 000 километров в секунду. Вот их-то длина и масса претерпевают огромные изменения, которые можно и заметить, и измерить; более того, не заметить их просто нельзя! Поэтому с прежними представлениями о Вселенной, в которой и длина и масса были незыблемыми свойствами предмета, вне зависимости от движения или нахождения в покое, пришлось расстаться. Вместо них пришлось принять точку зрения Эйнштейна.
Естественно, если товарный поезд, или что угодно еще столь же материальное, разовьет скорость, при которой изменения его массы и длины станут заметны, гравитационное поле Земли больше не будет его удерживать. Действие перейдет в открытый космос – так давайте же перенесем туда наши воображаемые опыты.
Представим себя на космическом корабле А, длиной в 300 метров и массой в 1000 тонн. Мимо нас со скоростью 260 000 километров в секунду пролетает космический корабль В, точная копия нашего корабля А.
С помощью некоего хитрого оборудования мы измеряем его длину и массу, когда это происходит, и обнаруживаем, что теперь его длина всего 150 метров, зато масса – 2000 тонн, иными словами – он стал вдвое короче и вдвое тяжелее.
Мы тут же связываемся с кораблем В и передаем его экипажу эту информацию, но в ответ нас уверяют, что, согласно их собственным измерениям, корабль, в котором они находятся, ничуть не изменился, зато, измерив наш корабль А, они также обнаружили, что его длина стала всего 150 метров, а масса – 2000 тонн.
Тогда оба корабля останавливаются, сближаются борт о борт и обе команды производят уже неторопливые точные измерения – и оказывается, что теперь оба корабля вернулись к своим первоначальным массе и длине, оба длиной по 300 метров и весом по 1000 тонн.
Какое же из полученных значений верное? Правильный ответ – все. Ведь данные измерений, как мы помним, меняются по мере движения. С точки зрения экипажа корабля А, корабль В пролетал мимо них со скоростью 260 000 километров в секунду, а с точки зрения экипажа корабля В, – наоборот, это корабль А пролетал мимо в противоположном направлении. С точки зрения каждого из экипажей, именно другой корабль пребывал в движении с данной скоростью и, соответственно, обладал удвоенной массой и вдвое меньшей длиной. Когда же корабли оказались борт о борт, ни один из них более не находился в движении относительно другого, и результаты измерений вернулись к «нормальным» показателям.
Если вас все еще продолжает мучить вопрос о том, «так укорачивался все-таки корабль А или нет?», то необходимо понять одну простую вещь: производя измерения, вы не можете получить абсолютные данные о некоей «реальности». Вы можете лишь считать показания приборов, которые, в свою очередь, подвержены влиянию определенных условий.
Теория Эйнштейна касается не только длины и массы – она затрагивает также и время. Согласно этой теории, на движущемся объекте время замедляется. Маятник часов движется медленнее, часовая пружина разворачивается не спеша. Замедляется любое движение.
Но ведь именно периодическое движение позволяет нам измерять время – различного рода регулярные вибрации, пульсации, ритмичные удары. Если все это движение разом замедлится, то можно сказать, что замедлилось и само время.
Некоторым принять такое положение теории еще сложнее, чем положение об изменении длины и массы. В конце концов, нам известно, что длину и массу предметов можно при желании изменять: например, масса сосуда с водой уменьшается по мере испарения воды; а укоротить предмет можно, допустим, сплющив его молотком. Но само представление о том, что можно хоть как-то повлиять на ход времени, кажется противоестественным. Само собой разумеющимся представляется, что ход времени – это нечто вечное и неизменное, не подвластное ничему.
Однако предположение Эйнштейна об изменениях течения времени по мере движения уже получило экспериментальное подтверждение. Даже в отношении скоростей в несколько сантиметров в секунду открыт физический феномен, получивший название «эффект Мёссбауэра». С его помощью можно фиксировать крайне малые изменения в скорости течения времени – здесь снова речь идет о субатомных частицах, чьи огромные скорости позволяют получать достаточно большие изменения, доступные приборам.
Существует частица, именуемая «мю-мезон» [8] [8]Сейчас название «мю-мезон» является устаревшим, а более правильное современное название – «мюон». ( Примеч. пер.)
[Закрыть]. Срок ее жизни – две микросекунды (микросекунда – это одна миллионная секунды). То есть, двигаясь со средней скоростью, она живет две микросекунды. Но иногда случается так, что мю-мезон образовывается космическими лучами в верхних слоях атмосферы и энергия создания бросает их вниз к поверхности Земли со скоростью более 290 000 километров в секунду.
Если бы, двигаясь с этой скоростью, мю-мезон по-прежнему продолжал существовать только две микросекунды, то ему хватило бы времени на преодоление только 520 метров. А поскольку формируются мю-мезоны за много километров от поверхности Земли, долететь до нас ему было бы невозможно.
Но они долетают. Самые быстрые мю-мезоны успевают пролететь до распада по пять километров. Это можно объяснить, если предположить, что время для него замедляется. По собственным меркам он живет, как и положено, две микросекунды, но для стороннего наблюдателя это какие-то очень медленные микросекунды, равные двум десяткам микросекунд земного времени.
Время жизни мю-мезонов изменяется в строгом соответствии с предсказаниями Эйнштейна, так что придется нам согласиться с тем, что время не является неизменным и незыблемым, а свойства его зависят от точки зрения наблюдателя.
Давайте теперь вновь вернемся к нашим космическим кораблям А и В. Вот опять корабль В пролетает мимо корабля А, и допустим, что на борту корабля А имеется прибор, позволяющий экипажу в течение часа (по часам корабля А) наблюдать за часами, находящимися на корабле В.
Часы на корабле В покажутся наблюдателям отстающими, поскольку корабль В находится в движении. Через час (по часам корабля А) часы на корабле В покажут, что прошло чуть меньше часа. Чем быстрее движется корабль В, тем медленнее на нем идет время и тем меньшее время отмерят на нем часы.
Существует формула для вычисления замедления времени в зависимости от скорости. Используя эту формулу, мы получим таблицу со следующими значениями:
Что же произойдет в том случае, если корабль В пролетит мимо корабля А со скоростью, превышающей 299 800 километров в секунду? Часы пойдут в обратном направлении?
Нет. Повернуть время вспять не получится, потому что 299 800 километров в секунду – это наивысшая возможная относительная скорость, какую только можно замерить. Это скорость света в вакууме, и, согласно теории Эйнштейна, материальные предметы не могут развивать скорость больше ее.
Нельзя забывать еще вот о чем. С точки зрения экипажа корабля А, корабль В пролетает мимо них вперед, но вот с точки зрения экипажа корабля В, это корабль А пролетает мимо них назад с той же скоростью. Для каждого из экипажей движущимся кажется именно второй корабль. Так что если экипаж корабля В засечет время, отмеряемое часами, находящимися на корабле А, то они обнаружат, что именно на корабле А часы отстают.
Вот это уже более серьезная проблема, чем отмечавшееся ранее несоответствие длины и массы. Можно представить себе спор экипажей двух кораблей, встретившихся после вышеописанного эксперимента:
– Когда вы пролетали мимо, вы были короче и тяжелее, чем мы!
– Нет, это, когда вы пролетали мимо, вы были короче и тяжелее, чем мы!
– Да нет же…
Такой спор разрешить невозможно, да и незачем. Если некий предмет сначала вдвое укорачивается, а затем возвращается к обычной длине, или если его масса сначала удваивается, а потом снова становится как прежде, никаких следов при этом не остается. Непонятно, имел место наблюдаемый феномен на самом деле или нет. Все споры на этот счет бесполезны, а значит, и не нужны.
Но если часы на одном из кораблей идут медленнее, чем на другом, то к моменту сближения кораблей по часам это будет видно, так ведь? Если к началу эксперимента часы были сверены, то к концу они будут показывать разное время?
Предположим, что на одном из кораблей часы из-за замедления времени отстали на час. Следовательно, когда корабли снова встретятся, на часах одного из них должно быть, скажем, 2.15, а на часах другого – 3.15.
Но какие же именно часы в таком случае будут отставать? Ведь экипаж корабля А клянется, что медленнее шли часы на корабле В, а экипаж корабля В – что на корабле А. Поэтому и те и другие закономерно ожидают, что отставать на час будут часы другого корабля. Поскольку и те и другие одновременно правы быть не могут, то возникает неразрешимая дилемма, получившая название «парадокс часов».
На самом деле такого парадокса не существует. Если один из кораблей только что пролетел мимо другого с огромной скоростью и оба экипажа уверены, что именно на втором корабле часы шли медленнее, им никогда не удастся сравнить показания часов, поскольку корабли уже расстались навсегда. Часы с обоих кораблей нельзя будет поставить рядом и сравнить их показания.
Но допустим, что оба корабля все же сначала пролетели один мимо другого, а потом снова встретились и встали борт о борт, чтобы все же сравнить показания часов. Для того чтобы это могло случиться, необходимо выполнение определенного условия. Один из кораблей должен получить ускорение, то есть изменить свою скорость. Кораблю В для того, чтобы сделать это, потребуется развернуться по кривой линии, направить свой курс обратно к кораблю A, а затем притормозить до полной остановки в точке рядом с кораблем А.
Сам факт ускорения уже искажает симметричность ситуации. Корабль В изменяет свою скорость не только относительно корабля А, но и относительно всей Вселенной, всех звезд и галактик. Экипаж корабля В может пребывать при этом в уверенности, что их корабль как раз находится в покое, а вот корабль А каким-то образом придвигается к ним, но тогда ведь придется признать, что и вся Вселенная вокруг них пришла в движение. А вот экипаж корабля А видит движение только корабля B, а вся Вселенная остается при этом неподвижной для них.
И именно ускорение корабля В по отношению ко всей Вселенной (а не только к кораблю А) приводит к замедлению часов на корабле В, которое признает любой независимый наблюдатель. Когда корабли встретятся, то часы именно корабля В покажут 2.15, в то время как на часах корабля А будет 3.15.
Если же, с другой стороны, корабль В будет продолжать движение с неизменной скоростью, а корабль А, резко ускорившись, бросится вдогонку и настигнет корабль В, то благодаря этому ускорению любой независимый наблюдатель признает, что замедлился ход часов именно корабля А.
Эффект, при котором все наблюдатели согласны с тем, что замедление времени испытывает именно ускоряющийся объект, получил название «релятивистское расширение времени», и в космическом веке ему уже нашлось подходящее применение.
Ближайшая к нам звезда, альфа Центавра, находится от нас на расстоянии 4,25 светового года, то есть 40 000 000 000 000 (40 триллионов) километров (см. главу 17). А поскольку скорость света – это максимально возможная скорость вообще, то можно сделать вывод, что путешествие до альфы Центавра в принципе не может занять менее 4,25 года.
На самом деле космический корабль никогда не сможет достичь скоростей, близких к скорости света, иначе, как посредством долгого постепенного ускорения, так что большую часть пути ему в любом случае придется пройти со скоростью гораздо меньше световой, а значит, и общее время пути до альфы Центавра будет значительно дольше, чем 4,25 года.
Но благодаря эффекту расширения времени получится не совсем так. Допустим, корабль будет двигаться с ускорением 1 g (тогда члены экипажа будут чувствовать привычный вес, равный земному, а «низом» для них станет корма корабля). Сочетание ускорения и высокой скорости приведет к замедлению времени на корабле, признаваемому всеми внешними наблюдателями.
На Земле за срок, проведенный кораблем в пути, может пройти десять лет, но для экипажа, в соответствии с корабельными часами, которые будут двигаться все медленнее по мере набора кораблем скорости, путь до альфы Центавра займет всего 3,5 года.
По мере того как скорость корабля, под действием постоянного ускорения, будет все больше возрастать и приближаться к световой (впрочем, достичь самой световой скорости так и не удастся), время для экипажа будет расширяться все больше и больше. Корабль сможет преодолевать удивительно огромные расстояния за сравнительно небольшое (с точки зрения экипажа) время.
Однако не будем забывать, что эффект расширения времени действует только на сам корабль; Земля при этом будет двигаться с той же скоростью, что и всегда, и время на ней будет течь по-прежнему. Поэтому для жителей Земли время перелета будет очень долгим.
Наглядным примером тому может послужить нижеприведенная таблица, где приводится расчет для космического корабля, удаляющегося от Земли с постоянным равномерным ускорением 1 g.
Так что наши космонавты всего за четверть века вполне могут добраться не только до других звезд, но и до других галактик.
И это будет четверть века не только для мертвых механизмов. Не одни лишь часы замедлят ход на ускоряющемся корабле; на нем замедлится любое движение. Замедлятся и полет атомов, и ход всех химических реакций, включая те, что происходят в организмах самих космонавтов. Обмен веществ будет происходить медленнее, мысли, ощущения – все затормозится.
Это означает, что под действием эффекта расширения времени по пути к туманности Андромеды космонавты не только по часам отмеряют 28 лет, но и проживут лишь 28 лет своей жизни. Их организмы состарятся только на 28 лет, и не более, несмотря на то что на Земле тем временем пройдет два миллиона лет. И это, напомню, тот эффект, который подтвердит любой внешний наблюдатель, – то есть если космонавты вернутся на Землю, то земляне, живущие миллионы лет спустя после их отлета, признают, что наши путешественники за все время пути состарились всего на несколько десятилетий.
На этом факте основан так называемый «парадокс близнецов». Предположим, что некто вылетает в космос на корабле, равномерно ускоряющемся до больших скоростей, а его брат-близнец остается дома. Брат-космонавт постепенно останавливает корабль, разворачивает его и возвращается домой, по пути еще раз разогнавшись и притормозив. Благодаря эффекту расширения времени за время пути он старится при этом всего на 10 лет, а его брат, оставшийся дома, за то же время – на 40. Поэтому, вернувшись на Землю, наш космонавт оказывается на 30 лет моложе брата.
Напоминаю, космический путешественник не проходит никакой процедуры омолаживания; обратить время вспять невозможно, так что он просто состарился медленнее, чем если бы остался дома.
И удлинить срок своей жизни таким образом тоже не удастся. Если предположить, что физиологически оба близнеца запрограммированы прожить по 70 лет, то тот из них, кто остался дома, проживет, скажем, до 2050 года, а космонавт – до 2080. Ведь последний, хоть и проживет 30 лет после смерти своего брата, в конечном итоге 30 других лет все равно уже пропустил. Странствуя, он прожил всего 10 лет, а его брат на Земле за то же время – 40. На момент смерти у каждого из них наберется ровно по 70 лет воспоминаний.
Конечно, воспоминания эти будут разными. Интересно было бы, наверное, провести 70 лет в постоянных космических полетах, периодически возвращаясь на Землю с интервалом, скажем, в 50 тысяч земных лет. При этом путешественник испытает впечатления не только от путешествия в пространстве, но и во времени. Такие прыжки по времени позволят ему воочию обозреть всю историю развития человечества.
Но есть в этом и один очень важный минус. Такого рода путешествие во времени осуществимо только в одну сторону – в будущее. Встав на путь расширения времени, сойти с него и вернуться обратно уже нельзя. Век, породивший нашего космического путешественника, окажется для него безвозвратно утерянным.
Глава 19РОЖДЕНИЕ И СМЕРТЬ ВСЕЛЕННОЙ
Нечасто ученые попадают благодаря выдвинутой ими теории на первые полосы газет. Но именно это произошло осенью 1965 года с английским астрономом Фредом Хойлом. Ученый отказался от идеи «непрерывного творения», которой отдал столько сил и лет своей жизни, а вынудили его к этому шагу объекты, отстоящие от Земли на 80 миллиардов триллионов километров пространства и десять миллиардов лет времени!
Кажется, далековато, но это надо было сделать ради разрешения самого грандиозного противостояния теорий за всю историю науки. Предмет этих теорий – ни более ни менее, как само зарождение и смерть нашей Вселенной (или, напротив, их отсутствие).
Все началось полвека назад, когда астрономы еще очень мало знали о Вселенной, лежащей за пределами нашей Галактики Млечный Путь, – линзообразного скопления из 130 миллиардов звезд диаметром в сто тысяч световых лет. Периодически на небе можно заметить далекие слабо светящиеся облачка, которые, как уже тогда подозревали астрономы, могут представлять собой другие скопления звезд, другие галактики. Расстояние до них может составлять миллионы световых лет (каждый световой год – это приблизительно 10 триллионов километров).
Свет от этих галактик, как и от любых других светящихся небесных тел, можно собрать с помощью телескопов, а затем разложить на радугу (спектр), содержащую определенное количество темных линий. Причиной появления каждой темной линии является определенный химический элемент, и каждая из них занимает в спектре определенное место, если источник света неподвижен относительно нас. Если источник света удаляется от нас, все эти линии окажутся сдвинутыми по направлению к красной части спектра, и чем больше скорость отдаления, тем сильнее этот «красный сдвиг». Если же источник света, наоборот, приближается к нам, то линии сдвинутся в противоположном направлении, к фиолетовой части спектра, и такой сдвиг тоже называется «фиолетовым».
В 1912 году американский астроном Весто Мелвин Слайфер начал собирать свет с различных галактик, желая измерить сдвиг темных линий в каждом случае. Он исходил из предположения, что примерно в половине случаев сдвиг должен оказаться красным, а в половине – фиолетовым, то есть половина галактик от нас отдаляется, а половина – приближается.
На самом деле все оказалось не так. К изумлению Слайфера, фиолетовое смещение проявили только несколько самых близких к нам галактик. Все остальные проявляли красное смещение. К 1917 году он обнаружил тринадцать отдаляющихся от нас галактик и только две приближающиеся к нам.
Более того, красное смещение имело неожиданно большое значение. Красное смещение отдельных звезд в нашей Галактике свидетельствовало, как правило, об отдалении от Земли со скоростями порядка менее сотни километров в секунду, а красное смещение галактик, обнаруженное Слайфером, позволяло сделать вывод о разбегании галактик со скоростями до 600 километров в секунду.
За ту же задачу взялись и другие. Еще один американский астроном, Милтон Хьюмасон, провел следующий эксперимент: он подставлял под слабый свет далеких галактик фотографическую пластинку несколько ночей подряд, и слабое действие лучей накапливалось до такой степени, чтобы на пленке наконец отпечатался более-менее заметный спектр. Таким образом он сумел измерить движение самых далеких галактик. И оказалось, что все они без исключения разбегаются от нас. И чем слабее свет от галактики (а значит, предположительно, и расстояние от нее до Земли), тем больше оказывалось значение красного сдвига. К 1930 году Хьюмасон подсчитал скорость разбегания галактик, и в некоторых случаях цифры доходили до 40 000 километров в секунду – более одной восьмой скорости света.
Уже в конце 1920-х годов американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл подвел черту под всеми полученными наблюдениями и вывел закон, известный нам ныне как закон Хаббла. Он гласит, что далекие галактики отдаляются от нас со скоростью пропорциональной расстоянию от них до Земли.
Согласно современным воззрениям, на расстоянии около 12,5 миллиарда световых лет эта скорость достигает скорости света. Если галактика удаляется от нас со скоростью света, то испускаемый ею свет никогда не сможет нас достичь, а значит, невозможно создать такой прибор, который позволил бы нам узнать о существовании этой галактики. Мы не можем ни увидеть ее света, ни получить субатомные частицы из нее, ни даже определить ее гравитационное поле.
Соответственно, расстояние в 12,5 миллиарда световых лет представляет собой конец «наблюдаемой Вселенной». Существует ли что-либо за этим порогом или нет, – так или иначе, это что-то никак не способно ни повлиять на нас, ни вообще обнаружить свое существование.
Итак, вот что представляет собой наша Вселенная: огромный пространственный шар, испещренный галактиками, в центре которого находимся мы сами и границы которого отстоят от нас на 12,5 миллиарда световых лет в любом направлении.
Немного странно для научно мыслящего ума звучит мысль о том, что мы находимся в центре Вселенной и все галактики разбегаются прочь от нас. В конце концов, что в нас такого?
Разумеется, ничего. И не стоит удивляться.
Общую теорию относительности Эйнштейна, провозглашенную им в 1916 году, можно применить и к модели расширяющейся Вселенной. По мере ее расширения содержащиеся в ней галактики разбегаются по все более увеличивающемуся объему пространства. Сами же галактики не рассеиваются, поскольку удерживаются воедино благодаря собственной гравитации. Каждая галактика все больше и больше отдаляется от других.
В такой расширяющейся Вселенной наблюдателю из любой галактики будет казаться, что все остальные галактики разбегаются прочь от него (за исключением, возможно, одной-двух ближайших, которые могут входить в тот же блок галактик, что и его собственная). Более того, с точки зрения наблюдателя из любой галактики в расширяющейся Вселенной, будет казаться, что скорость, с которой от него разбегаются другие галактики, прямо пропорциональна расстоянию до них.
Соответственно, не важно, откуда смотреть, – Вселенная отовсюду будет выглядеть одинаково. Это называется «космологическим принципом». (Наука об устройстве Вселенной в целом называется «космология».)
Разбегание галактик могло бы представлять собой некое просто присущее пространству свойство, но в 1927 году бельгийский астроном Жорж Эдуард Леметр выдвинул физическое объяснение этому феномену. По его гипотезе, Вселенная расширяется вследствие некоего огромнейшей силы взрыва, произошедшего миллиарды лет назад. Изначально, по версии Леметра, вся материя во Вселенной была сжата в некое твердое тело с крайне высокой плотностью – «космическое яйцо». Оно по каким-то причинам взорвалось и разлетелось на части, которые к сегодняшнему моменту приняли форму современных галактик. Под действием того самого первоначального взрыва галактики до сих пор разлетаются прочь друг от друга, и вот мы имеем Вселенную, которая расширяется.
С 1927 года многие приняли эту теорию на вооружение и разработали во всех подробностях. Самым, наверное, ярым сторонником этой теории стал американский физик русского происхождения Джордж Гамов.
Эта теория получила название «теория Большого взрыва», и она описывает Вселенную, в которой со временем происходят радикальнейшие изменения. Сначала (10-15 миллиардов лет назад, как считают сейчас астрономы) Вселенная представляла собой лишь шар из сверхплотной материи. Этот шар превратился во взорвавшуюся массу из раскаленных частей, находящихся пока что очень близко друг к другу. Со временем эти части остыли, рассеялись в пространстве, превратились в звезды и галактики и продолжают разбегаться и по сей день. Сейчас между этими частями уже лежит расстояние в миллионы световых лет, и со временем они становятся все дальше друг от друга.
Астрономов теория Большого взрыва, рисующая столь изменчивую Вселенную, не устроила. Троим из них, англичанам Герману Бонди, Томасу Голду и Фреду Хойлу, в 1948 году пришла в голову мысль, что космологический принцип (по которому схема Вселенной для всех наблюдателей является одной и той же) следует признать неполным, если он относится только к наблюдателям из разных точек пространства, и что следует распространить его на наблюдателей из разных моментов времени. Дополнив соответствующим образом космологический принцип, они назвали его «совершенным космологическим принципом». По версии этих ученых, Вселенная в целом со временем не претерпевает никаких перемен, оставаясь неизменной на протяжении целых эпох.
Правда, факта расширения Вселенной они отрицать не стали. В их модели Вселенной галактики тоже разбегались. Ради сохранности своего расширенного принципа Бонди, Голд и Хойл предположили, что по мере расширения Вселенной и разбегания галактик происходит крайне медленное непрерывное творение новой материи – настолько медленное, что самые чувствительные наши приборы не в состоянии этого зафиксировать. К тому моменту, как расстояние между двумя разбегающимися галактиками удваивается в результате расширения пространства, в промежутке между ними успевает появиться достаточно материи, чтобы из нее могла образоваться новая галактика.
Таким образом, несмотря на вечное расширение Вселенной, расстояние между ближайшими галактиками всегда остается одним и тем же, поскольку в наблюдаемой области Вселенной новые галактики образовываются с той же скоростью, с какой старые скрываются за ее пределами. Таким образом, внешне Вселенная всегда выглядела и будет выглядеть одинаково.
Обе теории, и Большого взрыва и Непрерывного творения, по-своему красивы, и у каждой из них имеются свои сторонники, которых возглавляют, соответственно, Джордж Гамов и Фред Хойл. Даже вне астрономической среды бушуют эмоции на этот счет. Одним нравится представлять себе зрелище колоссального взрыва в стиле «да будет свет!», другим импонирует аскетическая картина Вселенной без начала и конца, постоянно меняющейся и одновременно с этим неизменной. Так какая же из теорий верна? Можно ли это как-то установить?
Конечно, если бы существовала «астрономическая машина времени», проверить истинность обеих теорий было бы просто. Для этого нужно было бы всего лишь отправиться на миллиард лет назад (или вперед) и быстренько взглянуть на Вселенную. Если она будет выглядеть примерно так же, как и сейчас, то Непрерывное творение кажется более правдоподобным, если же ее облик будет принципиально отличаться от сегодняшнего, то правильно будет принять теорию Большого взрыва.
И, некоторым образом, у астрономов такая машина времени есть.
Дело в том, что свет (как и любое другое излучение) не может двигаться быстрее, чем 299 800 километров в секунду. По нашим земным меркам, это очень быстро, но в масштабах целой Вселенной это черепашьи темпы. Свет от далеких галактик, который мы видим, добирался к нам миллиарды лет. Это значит, что, глядя на далекие галактики, мы видим их такими, какими они были миллиард или более лет назад.
Поэтому надо понять только одно – похоже ли то, что мы видим далеко-далеко, на то, что мы видим вокруг себя. Если далекие галактики выглядят такими же, как соседние с нами, без каких-либо принципиальных отличий, то, значит, о Большом взрыве (который подразумевает изменяющуюся Вселенную) можно забыть. Если же они сильно отличаются от соседних, настолько, что ясно заметны изменения, происходящие со временем, то забыть можно уже о Непрерывном творении (которое подразумевает отсутствие принципиальных изменений).
Но на практике это не так просто. Разглядеть что-то, расположенное от нас за миллионы световых лет, – крайне сложно. Оттуда до нас доходят лишь скудные частицы размытого света. Если эти далекие галактики чем-то и отличаются от нашей, то мы, скорее всего, не сможем заметить этих отличий. Для того чтобы отличия были заметны, они должны быть огромными и очень принципиальными.
До 1950 года никаких таких отличий отметить не удавалось. Но вот была разработана новая технология, и появился новый инструмент, позволяющий еще дальше проникнуть в глубины космоса.
В 1931 году американский радиоинженер Карл Янский занимался решением одной совершенно не имеющей никакого отношения к астрономии задачи, связанной с расчетами статических помех радиопереговоров. Среди источников помех он обнаружил один, происхождение которого осталось неясным; Янский предположил, что помехи приходят извне, из открытого космоса.
В то время его открытие не вызвало интереса; в первую очередь, потому, что ему не нашлось очевидного практического применения. Космические радиоволны оказались очень короткими, и достаточно чувствительных устройств, чтобы улавливать эти микроколебания, на тот момент еще не было. Однако позже оказалось, что радары работают именно на такого рода излучении, и после Второй мировой войны в ходе разработки радаров устройства для улавливания коротковолнового радиоизлучения из открытого космоса появились на свет. Так родилась «радиоастрономия» и в небеса уставились огромные приемники излучения (радиотелескопы).
