Текст книги "Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла"

Автор книги: Игорь Новиков

Соавторы: Александр Шаров
сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 15 страниц)

Будущие исследования

 Среди многих проектов, которые призваны в ближайшее время существенным образом расширить наши знания о крупномасштабной структуре Вселенной и ее эволюции, очень важными, безусловно, являются проекты, связанные с выносом астрономических инструментов в космос.

О некоторых из них, непосредственно продолжающих линию исследований, начатую Хабблом, мы здесь расскажем.

В 1986 г. американцы планировали вывести на космическую орбиту телескоп с зеркалом диаметром 2,4 метра, носящий имя Хаббла. Трагическая катастрофа корабля «Шаттл» лишь отодвинула, но не отменила осуществление этого проекта. Сам телескоп со всеми научными приборами, по сообщению американских коллег, уже полностью готов. Этот уникальный телескоп должен осуществить качественный скачок в оптической астрономии, по меньшей мере столь же существенный, каким стало введение в строй 200-дюймового телескопа. Для работы с инструментом на орбите создан специальный Научный Институт Космического Телескопа.

Зеркало телескопа позволит получить в его фокусе изображения небесных объектов чрезвычайно высокого качества, не искаженные атмосферными помехами. Исследования будут проводиться в широком диапазоне длин электромагнитных волн – от далекой ультрафиолетовой до далекой инфракрасной области.

Для внегалактических исследований особенно важны: 1) широкоугольная камера с полем зрения 2,7'x2,7', состоящая из 1600x1600 детекторов фотонов, предназначенная для изучения объектов от 9,5 до 28-й звездной величины; 2) камера для изучения слабых объектов с полем зрения 11" ´ 11" с угловым разрешением 0,02" для наблюдения объектов от 21 до 28-й звездной величины; 3) спектрограф для объектов вплоть до 26-й звездной величины. Эти инструменты обеспечивают детальное фотометрическое исследование, изучение спектров и высокое угловое разрешение для объектов, находящихся примерно в десять раз дальше, чем позволяют наблюдения таких же объектов с поверхности Земли.

Возможность исследовать объекты во много раз слабее, чем были доступны крупнейшим телескопам с поверхности Земли, имеет решающее значение. Расстояния до галактик, в которых видны цефеиды, сторонники «длинной» и «короткой» шкал считают примерно одинаковыми. Разница накапливается при переходе к более далеким галактикам, когда цефеиды уже недоступны и приходится прибегать к гораздо менее надежным вторичным, а затем и третичным индикаторам расстояний. Отсюда ясна важность измерить расстояние до ближайшего крупного скопления галактик в созвездии Девы непосредственно по цефеидам, не прибегая к вторичным индикаторам.

Хаббловскии космический телескоп позволит решить эту важнейшую задачу наблюдательной космологии. В галактиках в скоплении Девы цефеиды с периодом в 20 дней и средней абсолютной звездной величиной —5,5 ^mдолжны иметь 26-ю видимую звездную величину и будут легко обнаружимы при экспозициях порядка 50 минут.

Многочисленные галактики в этом скоплении позволят космическому телескопу выявить и откалибровать также и вторичные индикаторы расстояний гораздо лучше, чем это сделано до настоящего времени. Такие вторичные индикаторы будут видны на расстояниях почти в десять раз больших, чем сейчас. Одна-две экспозиции достаточны, чтобы найти и измерить эти индикаторы – области HII, ярчайшие шаровые скопления – на расстояниях вплоть до скопления галактик в созвездии Волос Вероники, расположенного примерно в шесть раз дальше, чем скопление Девы,

Все это приведет к существенному улучшению наших знаний о масштабах Вселенной и позволит определить постоянную Хаббла с реальной точностью примерно до десяти процентов.

Космический телескоп также заметно улучшит калибровку первичных индикаторов и в нашей Галактике. Дело в том, что станет возможным, используя прямой метод тригонометрического параллакса, измерять с точностью до 10% расстояния до звезд, отстоящих от нас на 100 парсеков. Таким образом уточнятся расстояния до ближайших звездных скоплений, с которых начинается длинная лестница шкалы космических масштабов.

Достаточно точное знание расстояний до объектов, удаленных от нас на десятки миллионов парсеков, позволит надежно измерить небольшие отклонения в движениях галактик, вызванные тяготением крупных скоплений, от общего расширения Вселенной. По отклонениям вычисляют соответствующие силы тяготения и суммарную массу вещества, включая труднонаблюдаемые формы, входящие в скопления галактик. Напомним, что плохое знание этой величины является самым слабым звеном в определении средней плотности вещества в больших масштабах. Следовательно, будет решена одна из самых сложных задач наблюдательной космологии – определение средней плотности вещества во Вселенной. От этой величины зависит, будет ли Вселенная неограниченно расширяться или же расширение сменится сжатием.

Решению той же задачи послужит и построение зависимости видимой звездной величины ярчайших галактик от красного смещения для скоплений с z > l. По отклонению этой зависимости от прямолинейной определяют среднюю плотность вещества во Вселенной, находят искривленность трехмерного пространства.

Все эти наблюдения связаны с изучением очень далеких объектов, видимых нами в прошлом, когда свет их покинул в эпоху, отстоящую от нас на миллиарды лет. Потому наблюдения выявят также эволюцию галактик и квазаров за столь длительные промежутки времени. Такие данные очень важны для понимания истории Вселенной.

Заканчивая рассказ о будущих возможностях телескопа имени Хаббла в деле установления шкалы внегалактических расстояний, мы хотим особо подчеркнуть следующее обстоятельство. Этот телескоп, решая проблему определения структуры Вселенной, продолжает дело, начатое Хабблом еще в двадцатые годы. Установление шкалы расстояний с точностью до 10% будет завершением одной из грандиозных задач, поставленных трудами Хаббла. И весьма символично, что дело жизни Хаббла продолжает телескоп его имени.

Каким бы перспективным ни являлось улучшение шкалы внегалактических расстояний в результате запуска космического телескопа, мы все же не можем быть полностью удовлетворены той точностью, которая планируется. Далеко не все проблемы космологии при этом можно будет решить. Вряд ли, например, удастся определить, является ли наша Вселенная открытой – вечно расширяющейся, или она закрытая и в будущем расширение сменится сжатием. Дело в том, что согласно теоретическим оценкам, отличие средней плотности вещества во Вселенной от критического значения, вероятно, на много порядков меньше, чем максимальная точность, с которой будет возможно найти этот параметр с помощью наблюдений на будущем космическом телескопе.

Метод фотометрических индикаторов расстояний, предложенный и активно использовавшийся первопроходцами Вселенной, по самой своей сути вряд ли позволит существенно повысить точность сверх той, которую даст телескоп имени Хаббла.

Новый шаг в измерении гигантских просторов Вселенной можно будет сделать только используя во внегалактической астрономии прямой метод измерения расстояний – метод тригонометрического параллакса.

До сих пор таким способом удавалось измерить расстояние лишь до ближайших звезд.

Можно ли увеличить чувствительность метода в миллион раз, что требуется во внегалактической астрономии? В семидесятые годы Н.С. Кардашевым, Ю.Н. Парийским и Н.Д. Умарбаевой (СССР) была показана принципиальная возможность тригонометрическим путем измерять расстояния до галактик и даже расстояния до самых границ наблюдаемой Вселенной. Она откроется при создании космического радиоинтерферометра с базой порядка диаметра земной орбиты.

Угловое разрешение радиоинтерферометрической системы, а значит, и возможность измерения параллаксов, определяется отношением длины электромагнитной волны, на которой работает система, к длине базы – расстоянию, на которое разносятся радиотелескопы, используемые для построения интерферометрической картины. Если космические радиотелескопы будут работать на длине волны один сантиметр, а расстояния между ними составят около 300 миллионов километров (диаметр земной орбиты), то угловое разрешение достигнет 10 ^-10угловой секунды. Этого достаточно для измерений расстояний вплоть до нескольких миллиардов парсеков, т. е. до границ наблюдаемой части Вселенной!

Конечно, до осуществления подобного проекта еще очень далеко и. придется преодолеть много трудностей как технических, так и принципиальных. Прежде всего необходима одновременная работа минимум трех радиотелескопов (один из них может быть на Земле), снабженных приспособлениями для чрезвычайно точного определения расстояний между ними и измерения их относительных скоростей. Кроме того, необходимо найти в удаленных галактиках объекты, достаточно мощно излучающие в радиодиапазоне и очень компактные – в поперечнике меньше диаметра земной орбиты. Наконец, придется учитывать многочисленные источники возможных отклонений в распространении радиолучей в ходе их длительного путешествия к наблюдателю.

Первые шаги в создании космических радиотелескопов уже сделаны. В 1976 г. на советской станции «Салют-6» работал космический радиотелескоп

В 1986 г. американские исследователи осуществили интерферометрическую систему с использованием радиотелескопа на спутнике. Важнейшие исследования предполагаются в ближайшем будущем.

В Советском Союзе в Институте космических исследований будет осуществляться проект «Радиоастрон». Он предполагает создание в ближайшие двадцать лет все более сложных и многоплановых космических радиотелескопов.

Эта программа предусматривает запуск в ближайшее десятилетие космического радиотелескопа с диаметром антенны 10 метров, работающего на частотах от 0,3 до 22 гигагерц. Вместе с наземными радиотелескопами он составит интерферометрическую систему с длиной базы до миллиона километров. В последующее пятилетие намечено создание такого же инструмента, работающего и на миллиметровых длинах радиоволн – на частотах от 22 до 230 гигагерц. Наконец, еще в дальнейшие пять лет планируется создание космического радиотелескопа с антенной в 30 метров диаметром и работающего на частотах от 1,7 до 230 гигагерц.

Осуществление этой программы явится серьезным шагом к воплощению заманчивой мечты космологов – проведению триангуляции всей видимой части Вселенной, подобно тому, как в свое время была осуществлена триангуляция земного шара. Аналогично тому, как на Земле триангуляция позволила измерить расстояние между удаленными точками, создать точные карты, определить кривизну земной поверхности, найти размер нашей планеты, так в будущем и в космосе триангуляция приведет к созданию точной трехмерной карты окружающей Вселенной, и к измерению кривизны пространства. А это позволит в свою очередь уточнить историю Вселенной и с большей уверенностью говорить о ее будущем.

Проект «Радиоастрон» по мере своего осуществления позволит решить и целый ряд других задач наблюдательной космологии.

Уже первые шаги реализации этого проекта создадут возможность точно измерять угловые размеры разлетающихся оболочек сверхновых звезд, а значит и определять расстояния до галактик, где происходят эти взрывы, с точностью до 10% в случае близких галактик.

Н. С. Кардашев в 1986 г. отметил, что проект «Радиоастрон» позволит определить также собственные движения галактик – угловые перемещения на небесной сфере, вызванные их случайными пространственными скоростями в сотни, а может быть и тысячи километров в секунду. Такие случайные скорости есть у галактик помимо их систематического удаления из-за расширения Вселенной. Эти наблюдения не только сделают впервые возможным построение полной карты крупномасштабных движений вещества во Вселенной, но и откроют путь к определению средних статистических параллаксов целых совокупностей галактик так же, как это делается в звездной астрономии при определении расстояний до достаточно далеких звезд нашей Галактики.

Как видим, работы здесь еще очень много и, что не менее важно, имеются четкие планы ее проведения.

Открытие горячей Вселенной

 Теоретическое предсказание Фридманом нестационарности Вселенной и открытие Хабблом расширения Вселенной явились первыми шагами длинного и трудного пути, ведущего к пониманию того, как Вселенная взорвалась, что означает этот необычный взрыв, произошедший около 15 миллиардов лет назад, и как устроена Вселенная сегодня.

Новым большим открытием на этом пути стало открытие горячей Вселенной.

На разных этапах расширения Вселенной в ней протекали различные физические процессы. В начале космологического расширения плотность вещества была огромной. Тогда происходили процессы, совсем непохожие на те, что мы наблюдаем сегодня. Они определили сегодняшнее состояние мира и сделали возможным, в частности, существование жизни. Можем ли мы что-либо сказать о процессах, происходивших буквально в первые мгновения расширения? Оказывается можем. События первых минут с начала расширения мира имели столь важные последствия, оставили столь явные «следы», что по ним можно восстановить их характер.

Важнейшими из них были ядерные реакции, происходившие при большой плотности в первые минуты расширения. Следствием их явилось образование легких химических элементов. Расчет ядерных реакций дает возможность предсказать химический состав вещества, из которого впоследствии формировались небесные тела.

Есть две принципиально разные возможности для условий, в которых протекало начало расширения вещества Вселенной: вещество могло быть либо холодным, либо горячим. Следствия ядерных реакций при этом в корне отличаются друг от друга. Исторически первой еще в 30-е годы была рассмотрена возможность холодного начала.

Ядерная физика тогда только начинала развиваться. В первых предположениях считалось, что все вещество Вселенной существовало сначала в виде холодных нейтронов. Позже выяснилось, что такое предположение приводит к противоречию с наблюдениями. Дело заключается в следующем. Нейтрон в свободном состоянии распадается в среднем за 15 минут после возникновения, превращаясь в протон, электрон и антинейтрино. В расширяющейся Вселенной возникшие протоны стали бы соединяться с еще оставшимися нейтронами, образуя ядра атомов дейтерия. Дальше цепочка ядерных реакций привела бы к образованию ядер атомов гелия. Более сложные атомные ядра, как показывают расчеты, при этом практически не возникают. В результате все вещество превратилось бы в гелий. Такой вывод находится в резком противоречии с наблюдениями. Известно, что большая часть вещества Вселенной состоит из водорода, а не из гелия.

Наблюдения распространенности химических элементов в природе отвергают гипотезу о начале расширения вещества в виде холодных нейтронов.

В 1948 г. в США была опубликована работа Г. Гамова, а затем и другие его работы и работы его коллег Р. Альфера и Р. Германа, в которых предлагался «горячий» вариант начальных стадий расширения Вселенной. Основная цель авторов гипотезы горячей Вселенной заключалась в том, чтобы рассматривая ядерные реакции в горячем веществе в начале космологического расширения, получить наблюдаемое в настоящее время соотношение между количеством различных химических элементов и их изотопов.

Стремление объяснить происхождение всех химических элементов их синтезом в начале расширения было в 40-е годы естественным. Дело в том, что тогда ошибочно оценивали время, протекшее с начала расширения Вселенной, всего в 2—4 миллиарда лет. Это было связано с завышенным значением постоянной Хаббла. Сравнивая возраст Вселенной в 2—4 миллиарда лет с оценкой возраста Земли – около 4—6 миллиардов лет, приходилось, предполагать, что Земля, Солнце и звезды образовались из первичного вещества с уже готовым химическим составом. Считалось, что этот состав не изменился сколь-нибудь существенно, так как синтез элементов в звездах – процесс медленный и для его осуществления перед образованием Земли, Солнца и других тел уже не было времени.

Последующий пересмотр шкалы внегалактических расстояний привел к пересмотру возраста Вселенной. Теория эволюции звезд успешно объясняет происхождение всех тяжелых элементов (тяжелее гелия) их нуклеосинтезом в звездах. Необходимость объяснения происхождения всех элементов, включая и тяжелые, на ранней стадии расширения Вселенной, отпала. Однако, суть гипотезы горячей Вселенной оказалась верной.

С другой стороны, исследования показали, что содержание гелия в звездах и межзвездном газе составляет около 30% по массе. Это гораздо больше, чем можно объяснить ядерными реакциями в звездах. Значит гелий, в отличие от тяжелых элементов, должен синтезироваться в начале расширения Вселенной. Основным же элементом Вселенной, является водород. Его доля по массе составляет примерно 70%. На долю остальных элементов приходится совсем немного.

Основная идея теории Гамова состоит в том, что высокая температура вещества препятствует превращению всего вещества в гелий. В момент 0,1 с после начала расширения температура была около 30 миллиардов Кельвинов. В горячем веществе имеется много фотонов большой энергии. Плотность и энергия фотонов столь велики, что происходит взаимодействие света со светом, приводящее к рождению электронно-позитронных пар. Аннигиляция пар может в свою очередь приводить к рождению фотонов, а также к возникновению пар нейтрино и антинейтрино. В этом «бурлящем котле» находится обычное вещество. При очень высоких температурах не могут существовать сложные атомные ядра. Они были бы моментально разбиты окружающими энергичными частицами. Поэтому тяжелые частицы вещества существуют в виде нейтронов и протонов. Взаимодействия с энергичными частицами «котла» заставляют нейтроны и протоны быстро превращаться друг в друга. Однако, реакции соединения нейтронов с протонами не идут, так как возникающее при этом ядро дейтерия тут же разбивается частицами большой энергии. Так, из-за большой температуры в самом начале обрывается цепочка, ведущая к образованию гелия.

Только когда Вселенная, расширяясь, охлаждается до температуры ниже миллиарда Кельвинов, некоторое количество возникающего дейтерия уже сохраняется и приводит к синтезу гелия. Расчеты показывают, что к этому моменту доля нейтронов в веществе составляет около 15% по массе. Эти нейтроны, соединяясь с таким же количеством протонов, образуют около 30% гелия. Остальные тяжелые -частицы остались в виде протонов – ядер атомов водорода. Ядерные реакции заканчиваются по прошествии первых пяти минут после начала расширения Вселенной.

Так теория предсказывает возникновение 30% гелия и 70% водорода, как основных химических элементов природы.

На гипотезе Гамова анализ разных вариантов начала космологического расширения не закончился. В начале 60-х годов остроумная попытка снова вернуться к холодному варианту была предпринята Я. Б. Зельдовичем. Он предположил, что первоначальное холодное вещество состояло из протонов, электронов и нейтрино. Как показал Я. Б. Зельдович, такая смесь при расширении превращается в чисто водородную плазму. Гелий и другие химические элементы, согласно этой гипотезе, синтезировались позже, когда образовались звезды. Заметим, что данные об обилии гелия в дозвездном веществе были в шестидесятые годы еще очень неопределенными.

Если бы теории ранней Вселенной можно было проверять только по распространенности химических элементов, то выяснить истину было бы сложно. Ведь не так-то просто разобраться сколько элементов, и в частности гелия, синтезировано в звездах, а сколько в ранней Вселенной. По-видимому, еще долго шли бы споры.

Однако, есть другой способ проверки. Теория Гамова предсказывает существование в сегодняшней Вселенной реликтового электромагнитного излучения [3]3
  Это название было дано излучению советским астрофизиком И. С. Шкловским. Другое его название – космическое или фоновое микроволновое излучение.


[Закрыть]. Оно должно остаться от эпохи, когда вещество в прошлом было плотным и горячим. В ходе расширения это излучение остыло и сегодня должно иметь температуру 1—30 Кельвинов.

 Электромагнитное излучение со столь малой температурой является радиоволнами сантиметрового и миллиметрового диапазона.

Предсказание реликтового излучения в первых работах Г. Гамова, Р. Альфера, Р. Германа казалось должно было обратить на себя внимание астрофизике а те в свою очередь должны заинтересовать радиоастрономов-наблюдателей с тем, чтобы его попытаться обнаружить.

Но ничего подобного не произошло. Историки науки до сих пор гадают, почему долгие годы никто не пытался сознательно искать реликтовое излучение горячей Вселенной. Прежде чем обращаться к этим догадка напомним цепь фактических событий, приведших самому открытию.

В 1960 г. в США была построена антенна для приема отраженных радиосигналов от спутника «Эхо». К 1963 для работы со спутником эта антенна уже была не нужна и два радиоинженера – Р. Вилсон и А. Пензиас лаборатории компании «Белл» решили использовать для радиоастрономических наблюдений. Антенна представляла собой 20-футовый рупорный отражатель. Вместе с новейшим приемным устройством этот радиотелескоп был в то время самым чувствительным инструментом в мире для измерения радиоволн, приходящих из космоса с широких площадок на небе. Он предназначался в первую очередь для измерения радиоизлучения межзвездной среды нашей Галактики. Наблюдения велись на длине волны 7,35 см. Пензиас и Вилсон не собирались искать реликтовое излучение, да и о самой теории горячей Вселенной они тогда ничего не знали.

Для точного измерения радиоизлучения Галактик необходимо было учесть все возможные помехи. Такие помехи вызывает рождение радиоволн в земной атмосфере, радиоизлучает также и поверхность Земли, помехи возникают в антенне, электрических цепях и приемниках.

Все источники помех были тщательно проанализированы и учтены. Тем не менее Пензиас и Вилсон с удивлением отмечали, что куда бы их антенна ни была направлена на небе, она воспринимала какое-то радиоизлучение постоянной интенсивности. Это не могло быт излучением нашей Галактики, ибо в этом случае его интенсивность менялась бы в зависимости от того, смотрели антенна вдоль плоскости Млечного Пути или поперек. Кроме того, ближайшие к нам галактики, похожие на нашу, тоже излучали бы на длине волны 7,35 см. Но такого их излучения обнаружено не было. Оставалось две возможности: либо были какие-то неучтенные помехи, либо излучение приходит откуда-то из космоса. Подозрения пали на возможные помехи в антенне. Однако, всесторонняя проверка показала, что это не так. Значит, излучение приходит из космоса, причем со всех сторон с одинаковой интенсивностью.

Дальше события, приведшие к разгадке проблемы, связаны со случайностями. Во время беседы со своим приятелем Б. Бёрке о совершенно других вопросах Пензиас случайно упомянул о загадочном излучении, принимаемом их антенной. Тот вспомнил, что он слышал о докладе П. Пиблса, работавшего под руководством известного физика Р. Дикке. В этом докладе Пиблс якобы упоминал об остаточном излучении ранней горячей Вселенной, которое сегодня должно иметь температуру около 10 Кельвинов. Пензиас позвонил Дикке и обе группы исследователей встретились. Р. Дикке и его коллегам П. Пиблсу, П. Роллу и Д. Уилкинсону стало ясно, что А. Пензиас и Р. Вилсон обнаружили реликтовое излучение горячей Вселенной. В это время группа Дикке, работавшая в Принстоне, собиралась сама готовить аппаратуру для подобных измерений на длине волны 3 см, но не успела начать наблюдения, А. Пензиас и Р. Вилсон уже сделали свое открытие.

Летом 1965 г. в «Астрофизикл джорнэл» были опубликованы работы Пензиаса и Вилсона об открытии реликтового излучения и Дикке с коллегами – об его объяснении теорией горячей Вселенной. Первые наблюдения показали, что температура реликтового излучения составляет около 3 Кельвинов.

В последующие годы многочисленные измерения были проведены на различных длинах волн от десятков сантиметров до доли миллиметра.

Наблюдения показали, что спектр реликтового излучения соответствует формуле Планка, как это и должно быть для излучения с определенной температурой. Подтвердилось, что эта температура примерно равна 3 Кельвинам.

Так случайно было сделано замечательное открытие нашего века, доказывающее, что Вселенная в начале расширения была горячей. За это открытие, явившееся существенным развитием дела, начатого Хабблом, А. Пензиасу и Р. Вилсону и была присуждена в 1978 г. Нобелевская премия по физике.

Обратимся теперь к проблеме, относящейся к истории науки. В своей книге «Первые три минуты» известны. американский физик С. Вайнберг пишет следующее «Я хочу попытаться разрешить здесь историческую проблему, которая в равной степени представляется мне загадочной и поразительной. Обнаружение в 1965 г. фон космического микроволнового излучения было одним и самых важных научных открытий двадцатого века. Почему оно произошло случайно? Или, другими словам! почему не было систематических поисков этого излучения задолго до 1965 г.?»

Может все дело в том, что тогда не было достаточно чувствительных радиотелескопов, способных его обнаружить? Мы увидим далее, что это, по-видимому, не та! Такого же мнения придерживается и С. Вайнбер. Но дело даже не в этом.

В истории физики много примеров, когда предсказание нового явления делалось задолго до появления технических возможностей его обнаружения. И тем не менее, если предсказание было обоснованным и важный физики всегда о нем .помнили. Когда появлялись возможности – предсказание проверялось. Вайнберг приводи пример предсказания в тридцатые годы антипротона – античастицы ядра атома водорода. Тогда не было возможностей обнаружить его в эксперименте. Но, двадцать лет спустя, когда соответствующие возможности появились, в Беркли был построен специальный ускоритель для проверки этого предсказания. Однако, до середин! шестидесятых годов радиоастрономы даже не знали реликтовом излучении и о возможности его обнаружения.

Почему так получилось? С. Вайнберг называет три причины. Первая – это то, что теория горячей Вселенной создавалась Гамовым и его сотрудниками для объяснения распространенности в природе всех химических элементов их синтезом в самом начале расширения Вселенной. Это оказалось неверным. Как мы уже говорили -тяжелые элементы синтезированы в звездах. Только самые легкие элементы ведут свое происхождение с первых мгновений расширения. Были в первых вариантах теории и другие некорректности. Потом все это было исправлено, но в конце сороковых и в пятидесятые годы неточности подрывали доверие к теории в целом.

Вторая причина – плохая связь между теоретиками и экспериментаторами. Первые не представляли, может ли реликтовое излучение быть обнаружено с помощью имеющихся наблюдательных средств, вторые – не слышали о том, что такое излучение следует искать.

Наконец, третья причина психологическая. Физикам я астрофизикам было очень трудно поверить, что расчеты, относящиеся к первым минутам с начала расширения Вселенной действительно соответствуют истине. Уж очень велик был контраст между промежутками времени – несколько первых минут и пятнадцать миллиардов лет, отделяющие ту эпоху от нашей.

Еще одну причину, на наш взгляд самую важную, указывает А. Пензиас в своей лекции, прочитанной при вручении Нобелевской премии. Дело в том, что в первых работах Гамова и его сотрудников, и в последующих работах говорилось о реликтовом излучении, но не было указано, что его можно хотя бы в принципе обнаружить. Более того, Гамов и его коллеги, по-видимому, думали, что это сделать нельзя в принципе! Пензиас говорил: «Что же касается обнаружения реликтового излучения, то, по-видимому, они считали, что в первую очередь это излучение проявит себя как увеличение плотности энергии... Этот вклад в приходящий на Землю общий поток энергии должен быть замаскирован космическими лучами и суммарным оптическим излучением звезд. Обе эти составляющие имеют сравнимые плотности энергии. Мнение о том, что действия трех составляющих с приблизительно равными энергиями нельзя разделить, можно найти в письме Гамова, направленном им Альферу в 1948 г. (не опубликовано; любезно предоставлено одному из авторов (И. Н.) Р. Альфером): «Температура космического пространства, равная 5 К, объясняется современным излучением звезд (С-циклы). Единственно, что мы можем сказать,—это, что оставшаяся от исходного тепла Вселенной температура не выше 5 К». Они, по-видимому, не осознавали того, что своеобразные спектральные характеристики реликтового излучения должны выделять его среди других эффектов.

В начале шестидесятых годов А. Г. Дорошкевич и один из авторов книги (И. Н.) опубликовали работу, в которой показали, что несмотря на то, что общее количество энергии в реликтовом излучении сравнимо с энергией света от галактик (с учетом их эволюции и расширения Вселенной), но реликтовое излучение сосредоточено в области сантиметровых и миллиметровых радиоволн, где мало излучают как галактики, так и обычные радиоисточники. Поэтому его и можно наблюдать!

Вот, что говорит А. Пензиас в своей нобелевской лекции: «Первое опубликованное признание реликтового излучения в качестве обнаружимого явления в радиодиапазоне появилось весной 1964 г. в краткой статье А.Г. Дорошкевича и И.Д. Новикова, озаглавленной «Средняя плотность излучения в Метагалактике и некоторые вопросы релятивистской космологии». Хотя английский перевод появился в том же году, но несколько позже, в широко известном журнале «Советская физика – Доклады», статья, по-видимому, не привлекла к себе внимания других специалистов в этой области. В этой замечательной статье не только выведен спектр реликтового излучения как чернотельного волнового явления, но также отчетливо сконцентрировано внимание на двадцатифутовом рупорном рефлекторе лаборатории «Белл» в Кроуфорд Хилл, как на наиболее подходящем инструменте для его обнаружения!»

Эта статья осталась незамеченной ни теоретиками, ни наблюдателями до открытия реликтового излучения, она не привела к целенаправленным его поискам.

Интересно, что реликтовое излучение могло быть открыто еще в 1941 г.! В это время канадский астроном Э. Мак-Келлар анализировал линии поглощения, вызываемые в спектре звезды ζ Змееносца межзвездными молекулами циана. Он пришел к выводу, что эти линии в видимой области спектра могут возникать только при поглощении света вращающимися молекулами циана. Причем вращение молекул должно возбуждаться излучением с температурой около 2,3 К. Ни сам Мак-Келлар, ни кто другой, конечно, не подумали тогда о возможности того, что возбуждение вращательных уровней молекул вызывается реликтовым излучением. Да, и сама теория горячей Вселенной тогда еще не была создана!