Текст книги "Амбарцумян"

Автор книги: Юрий Шахбазян

Глава первая ПРИЗНАНИЕ

1961 год

Долгожданное признание пришло убедительно и оглушительно…

XI съезд Международного астрономического союза (MAC), Беркли, США, Калифорнийский университет, Вилер-холл. 21 августа 1961 года. В восемь часов вечера должен состояться «приглашённый» доклад Виктора Амазасповича Амбарцумяна «Проблемы внегалактических исследований». Интерес огромен. Все участники съезда дружно ринулись на прослушивание. Огромный зал был переполнен. Организаторам симпозиума пришлось дополнительно предоставить соседний зал, куда по радиотрансляционной сети должно было передаваться выступление докладчика.

Астрономов необычайно интересовало, насколько изменилась космогоническая концепция автора, высказанная им ещё в 1952 году и не нашедшая поддержки со стороны коллег. Они надеялись на содержательную, бурную и интересную научную дискуссию, какие обычно бывали на докладах Амбарцумяна, и не ошиблись.

Ведь в те далёкие годы Амбарцумяну приходилось спорить с такими уважаемыми оппонентами, крупнейшими астрофизиками, как Мартин Шварцшильд, Артур Эддингтон, Фриц Цвикки, Алан Сандейдж, Фред Хойл, Ян Оорт и многие другие. Они серьёзно и глубоко разрабатывали математическую теорию гравитационного сжатия, конденсации и аккреции, работали в области релятивистской космологии. И к их мнению прислушивались астрономы мира, по крайней мере, потому, что они продолжали так называемое «классическое направление» и развивали основные идеи таких величайших мыслителей, как Иммануил Кант[1]1
  Иммануил Кант (1724–1804) – немецкий философ. Труды – космогоническая гипотеза происхождения Солнечной системы, критика практического и чистого разума, категорический императив и многое другое.


[Закрыть] и Пьер Симон Лаплас[2]2
  Пьер Симон Лаплас (1749–1827) – французский математик, физик и астроном. Один из основоположников математической физики.


[Закрыть].

В Советском Союзе также были сторонники космологической теории конденсации и релятивистской теории тяготения: О. Ю. Шмидт, А. И. Лебединский, Я. Б. Зельдович, его ученик И. Д. Новиков и другие учёные. До сих пор приверженцами теории коллапса и чёрных дыр являются академики А. М. Черепащук, Р. А. Сюняев и др.

Виктор Амазаспович выдвинул новую концепцию образования звёзд и галактик, противоположную классической, общепризнанной теории гравитационного сжатия и конденсации. Он утверждал, что возникновение звёзд и галактик происходит преимущественно путём распада и фрагментации сверхплотных, массивных космических тел, что активные ядра галактик являются источником образования самих галактик. Виктор Амазаспович предложил свою космогоническую концепцию не с целью опровержения теории гравитационного сжатия. Его принципиальная точка зрения, как прозорливого астрофизика, заключалась исключительно в том, что в рамках теории гравитационного сжатия не могут быть объяснены все наблюдаемые нестационарные процессы, сопутствующие рождению звёзд и галактик. Более того, Виктор Амазаспович никогда не отрицал возможности существования таких физических процессов, как гравитационное сжатие и аккреция вещества. Его концепция основывалась не на умозрительном озарении, а являлась результатом правильной и строгой интерпретации эмпирического наблюдательного материала.

В своём докладе на съезде Амбарцумян особо подчеркнул важность разработки релятивистской космологической теории тяготения, теории, пытающейся описать Вселенную в целом. Однако особое внимание он обратил на то обстоятельство, что эта область важнейших знаний «часто служит ареной для очень грубых упрощений и безудержных экстраполяций… И потому критический обзор выполняемых в этой области работ был бы весьма ценным». Примером такой экстраполяции он считал гипотезу равномерного распределения вещества во Вселенной, принимаемую релятивистскими космологами для решения уравнений общей теории гравитации. В докладе он подробно остановился на явлениях нестационарности в галактиках, привёл убедительные примеры струйных выбросов из ядер галактик, доказывающих наличие активности этих ядер. Он утверждал, что ядра галактик представляют собой новый неизвестный вид материи, активность которой и порождает галактики различной морфологии, в отличие от противоположной точки зрения, утверждающей процесс сжатия галактики к ядру.

Исчерпывающие ответы, данные докладчиком, подтвердили незыблемость его космологической концепции. Возражений не было. Это был триумф научной мысли. Теперь Амбарцумян был вправе вспомнить слова Цицерона: «Время устраняет предрассудки и утверждает законы природы».

Бюраканская концепция» и астрофизика будущего

За много лет до Виктора Амазасповича многочисленные исследователи не могли не заметить неустойчивые, взрывоподобные процессы, наблюдаемые во Вселенной. Однако к таким явлениям они относились, как к единичным, уникальным явлениям, как исключениям из правил. И только Виктору Амазасповичу удалось «за деревьями увидеть лес» – правильно обобщить замеченное явление и создать всеобщую фундаментальную космогоническую концепцию, не только не противоречащую наблюдательной астрофизике, но и указывающую направление исследований в этой сложной и прекрасной науке. А последнее было для него важнее всего.

Дважды на международных совещаниях он пытался убедить своих коллег в правильности того неоспоримого факта, что возникновение звёзд (VIII конгресс MAC в Риме в 1952 году) и галактик (Сольвейская конференция по физике[3]3
  Международная Сольвейская конференция по физике созывается в Брюсселе каждые три года с участием очень узкого круга крупнейших специалистов, каждая посвящается одной из важных проблем физики.


[Закрыть] в 1958 году) происходит путём распада и фрагментации сверхплотных, массивных космических тел, что активные ядра галактик являются источником образования самих галактик. Все ведущие астрономы тогда не соглашались с ним. Но уже в 1967 году на очередном съезде MAC Алан Сандейдж, изменив свою точку зрения, подчеркнул, что «великолепное предсказание Амбарцумяна замечательным образом подтверждается последними наблюдениями». Дело в том, что Сандейдж и американский астроном Роджер Линде на пятиметровом телескопе Паломарской обсерватории (США) наблюдали галактику М82[4]4
  Объект под номером 82 в Каталоге французского астронома Месье.


[Закрыть]. Они установили, что в её ядре около полутора миллионов лет назад произошёл мощнейший взрыв, вследствие чего была выброшена газопылевая материя с массой около пяти миллионов масс Солнца, которая в настоящее время удаляется от ядра со скоростью более тысячи километров в секунду.

На пленарном заседании съезда MAC Сандейдж в своём докладе сказал, в частности: «…Амбарцумян предвидел многое из того, что было здесь сказано. Десять лет тому назад он начал подчёркивать роль ядер галактик. Последовательно, на Сольвейской конференции, на съезде MAC в Беркли и многочисленных симпозиумах, вначале почти в единственном числе, он объявил, что в галактических ядрах происходят мощные процессы и что астрономы должны их полностью учитывать. Осуществление его программы только начинается. Ни один астроном не будет сегодня отрицать, что, в самом деле, тайна окружает ядра галактик, и первым, кто осознал, какая щедрая награда содержится в этой сокровищнице, был Виктор Амбарцумян».

Тогда же Ян Оорт, бывший президент Международного астрономического союза, иностранный член Академии наук СССР, полностью убедившись в правильности основополагающих космологических концепций Амбарцумяна, заявил: «Амбарцумян первый обратил внимание на загадочную природу галактических ядер. Он указал, насколько это важно для понимания некоторых явлений, наблюдаемых в галактике. Последующие открытия достаточно ясно показали, что интуитивная догадка советского учёного была правильной. Столь же важны его идеи относительно рождения звёзд в расширяющихся звёздных ассоциациях». Впоследствии он ещё скажет: «Я перестал удивляться тому, как одна за другой подтверждаются все гипотезы Амбарцумяна, которые он пророчески выдвинул много лет назад». Эта концепция, впоследствии названная Амбарцумяном «Бюраканской», была выработана совместно с его коллегами и учениками, которые широко пользовались замечательными результатами мировой наблюдательной астрофизики. Вот почему Бюраканскую концепцию нужно считать успехом советских астрономов и астрофизиков мира.

Уже в молодые годы научные результаты, полученные Амбарцумяном, принесли ему международное признание. В 1947 году Американское астрономическое общество избрало его своим почётным членом. А в дальнейшем число национальных академий и научных обществ, членом которых он был избран, перевалило за два с половиной десятка.

Научно-педагогическая работа Амбарцумяна на протяжении всей его жизни тесно сочеталась с его научно-организаторской и общественной деятельностью. Сразу после окончания Ленинградского университета он становится учёным секретарём Пулковской обсерватории. В Ленинградском университете он работал директором Астрономической обсерватории и одновременно являлся проректором по научной работе. В 1934 году основал первую в СССР кафедру астрофизики[5]5
  Во Франции первая кафедра астрофизики появилась лишь в 1956 году, двумя десятилетиями позже.


[Закрыть] ЛГУ. С 1952 года в течение двенадцати лет руководил Комиссией космогонии в Академии наук СССР.

Он кавалер пяти орденов Ленина и других многочисленных орденов и медалей.

С 1955 года Амбарцумян становится членом Президиума АН СССР и Совета по координации работ академий наук союзных республик, а с 1974 года – председателем Объединённого научного совета по астрономии АН СССР. В 1961 году он избирается президентом Международного астрономического союза. В 1968 году Амбарцумян становится президентом Международного совета научных союзов, наивысшего научного союза планеты, который объединял национальные научные учреждения более шестидесяти пяти стран и свыше семнадцати международных союзов и академий наук. Через два года он, в порядке исключения, был избран на второй срок. При этом Амбарцумян неизменно оставался Президентом АН Армении и директором Бюраканской обсерватории. Он создал новый всесоюзный журнал «Астрофизика» и долгие годы был его главным редактором. Журнал переводится на английский язык и издаётся в США до настоящего времени.

Амбарцумян является обладателем многочисленных правительственных наград, премий и званий. Он – дважды Герой Социалистического Труда. В Армении в 1995 году был удостоен звания Национального героя. В 1946 и 1950 годах получил две Сталинские премии за решение задачи распространения света в мутной среде и за открытие звёздных ассоциаций. А в 1995 году он удостоился Государственной премии Российской Федерации по науке за результаты, полученные ещё в 1936 году, – за создание основ статистической механики звёздных систем. С 1950 года Амбарцумян избирался депутатом Верховного Совета СССР всех созывов, делегатом Съезда народных депутатов СССР, членом Центрального комитета Коммунистической партии Армении, был делегатом почти всех съездов КПСС начиная с XIX съезда. В 2010 году портрет В. А. Амбарцумяна был установлен в главном здании Санкт-Петербургского университета, в одном ряду с крупнейшими мыслителями и учёными.

Начиная со съезда в Беркли, авторитет Амбарцумяна достиг такой высоты, что астрономы во всём мире начали привыкать к тому, что все его научные предсказания рано или поздно сбываются. Такое признание научных идей Амбарцумяна чрезвычайно воодушевляло его самого. В этом он видел залог участия большого количества астрономов мира в осуществлении его грандиозной программы астрофизических исследований. Что же касается славы, то Виктор Амазаспович, будучи неописуемо скромным человеком, относился к ней с иронией. Не одобряя поведение своих тщеславных коллег, он часто в юмористическом тоне любил вспоминать Николая Гумилёва:

 
Дам славу. Слаще жизни слава
На многолюдных площадях,
Когда проходишь величаво
И всё склоняется во прах.
Иль в бездне аравийской ночи,
Когда раздастся львиный рев,
И ты на льва подымешь очи,
И очи вдруг опустит лев…
 

Безоговорочно он соглашался и с А. С. Пушкиным:

 
…Что слава? шёпот ли чтеца?
Гоненье низкого невежды?
Иль восхищение глупца?
 

Глава вторая АСТРОНОМИЯ И АСТРОНОМЫ

Основные вехи астрономической науки

Полное описание такой бескрайней науки, как астрономия, не может найти места в этом повествовании. Но без общих представлений о ней, без самых основных понятий нельзя понять изложение астрономического материала, и это заставляет нас привести здесь некоторые сведения из астрономии. Читатели, знакомые с астрономией, могут эту главу пропустить. А изложение в ней истории развития астрономических идей необходимо для понимания значения и правильной оценки работ Амбарцумяна. Многие из вопросов, затронутых в этой главе, до сих пор являются предметом ожесточённых, непрекращающихся споров между астрономами.

Человечество давно ищет правильное представление о своём месте во Вселенной, и в этом поиске были созданы поразительные гипотезы, концепции и теории, касающиеся происхождения и развития Вселенной. Споры на эту тему доходят до непримиримых научных баталий.

Первый известный звёздный каталог, содержащий положения восьмисот звёзд, был составлен в Китае в IV веке до н. э.

Самые древние археологические данные – это астрономические сюжеты, обнаруженные на надгробиях в Египте. Они датируются 2000 годом до н. э. Древнейшей обсерватории Стоунхендж в Англии, состоящей из гигантских, специально установленных камней, в частности, для определения момента солнцестояния, – четыре тысячи лет. Самая ранняя гипотеза, не утратившая своего значения в научной космогонии, наверное, принадлежит Пифагору (580–500 годы до н. э.), который учил, что Земля имеет форму шара и вращается вокруг своей оси. Идеи Пифагора радикально расходились с господствующим тогда представлением о том, что Земля – плоская. Пифагор внёс в космологию мысль о том, что движение небесных тел подчиняется определённым количественным законам. Он считал, что все тела, в том числе и Земля, вращаются вокруг гипотетического центрального огня (не Солнца) по концентрическим сферам.

Вызывает удивление, как ещё во II веке до н. э. древнегреческий астроном Гиппарх с острова Родос составил звёздный каталог из 1022 звёзд, отличающийся высокой точностью координат. В 134 году до н. э. он был настолько поражён появлением новой звезды в созвездии Скорпиона, что составил свой каталог для того, чтобы будущие астрономы могли следить за появлением новых и исчезновением старых звёзд. Сравнивая долготы звёзд этого каталога с долготами, определёнными на 150 лет раньше греческими астрономами Аристиллом и Тимохарисом, Гиппарх обнаружил и определил величину прецессии – годового отклонения земной оси. Гиппарх оценил это смещение в 36 секунд дуги в год[6]6
  По современным данным она составляет 50,2 секунды дуги в год.


[Закрыть]. Вычислил продолжительность тропического года с погрешностью не более 6 минут. Ввёл в географию способ определения места на земной поверхности по широте и долготе (географические координаты) и многое, многое другое. Поэтому Гиппарх по праву считается одним из основоположников астрономии.

Первая в мире научная астрономическая обсерватория возникла в Египте, в городе Александрии, основанном в 332 году до н. э. Александром Македонским. Здесь была создана своего рода академия наук с богатейшей, прославленной библиотекой.

Астрономические инструменты, созданные здесь древними греками, служили прообразом всех астрономических инструментов вплоть до появления оптических телескопов. Это трикветрумы, стенные и перекладывающиеся квадранты, секстанты, астролябии, армиллярные сферы и т. д. Все эти инструменты хотя и совершенствовались сначала арабами, а позже европейцами, но сохранили принцип действия, заложенный ещё в александрийской школе. Так, в XV веке в Самаркандской обсерватории Улугбек соорудил секстант радиусом в 40,2 метра. А Тихо Браге[7]7
  Тихо Браге (1546–1601) – датский астроном, реформатор практической астрономии.


[Закрыть] в 1600-х годах работал на шестиметровом стенном квадранте с одноминутной точностью, поразительной для того времени. Во II веке н. э. Птолемей[8]8
  Клавдий Птолемей (90 – 160 н. э.) – древнегреческий астроном и математик.


[Закрыть] предложил геоцентрическую модель мира, которая всерьёз не подвергалась сомнению на протяжении четырнадцати веков. Он предполагал, что Солнце движется вокруг Земли по гигантской окружности, а планеты – по меньшим окружностям (эпициклам), центры которых лежат на этой окружности.

Величайший Николай Коперник[9]9
  Николай Коперник (1473–1543) – польский астроном. Совершил переворот в естествознании, отказавшись от принятого ранее центрального положения Земли.


[Закрыть] в 1540 году без оптического телескопа, с помощью своего визирного прибора «трикветрума», с огромной для того времени точностью проанализировал видимые движения планет вокруг Солнца и, «включив» свою гениальную интуицию, обосновал гелиоцентрическую систему, совершив революцию в астрономической науке. Допустив движение планет, в том числе и Земли, вокруг Солнца, он показал, что можно гораздо проще и изящнее объяснить наблюдаемые движения планет. Однако Коперник сохранил в своей модели идею круговых орбит, поместив Солнце в центр земной орбиты. Вследствие этого Коперник был вынужден сохранить некоторые из эпициклов Птолемея. Своё учение он изложил в сочинении «Об обращении небесных сфер» (1543). Книга вышла в свет в день его смерти. Этот величайший труд надолго был запрещён католической церковью.

Следующий шаг был сделан датским астрономом Тихо Браге, которому удалось с величайшей точностью определять положения планет. Его судьба сложилась иначе. Датский король Фридрих II подарил ему целый остров Гвеен, назначил ему постоянное годовое содержание, построил ему на этом острове великолепную обсерваторию Ураниенбург, оснастив её самыми лучшими инструментами того времени. Учёные дальних стран и даже многие государи посещали Браге на его острове. Его постоянно окружали студенты, приходившие учиться под его руководством. Ему удалось определить продолжительность года – 365 суток, 5 часов, 48 минут и 45 секунд. Это измерение на одну секунду отличается от современных измерений. Вот что означает астрономическая точность великого наблюдателя! Но вот беда: из своих сверхточных измерений (в 1 минуту дуги) он не извлёк ни одного астрономического закона.

После кончины Тихо Браге архив его наблюдений оказался в руках Иоганна Кеплера[10]10
  Иоганн Кеплер (1571–1630) – немецкий математик, астроном, оптик и астролог. Открыл законы движения планет.


[Закрыть]. Именно эти точные астрономические наблюдения, выполненные Тихо Браге, привели Кеплера к открытию кинематических законов движения планет, а Исаака Ньютона[11]11
  Исаак Ньютон (1643–1727) – английский физик, математик и астроном, один из создателей классической физики.


[Закрыть] к закону всемирного тяготения и созданию основ небесной механики. Кеплер доказал, что планеты движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Солнце. Более того, он заметил, что планеты, приближаясь к Солнцу, движутся быстрее, а удаляясь от него, замедляют своё движение. Ему удалось заметить, что воображаемая линия, соединяющая планету с Солнцем, описывает за одинаковые промежутки времени одинаковые площади внутри эллипса. Но самое поразительное соотношение, которое получил Кеплер, это то, что квадрат периода обращения по орбите каждой планеты пропорционален кубу её среднего расстояния от Солнца. Он окончательно избавил астрономов от необходимости вводить эпициклы для объяснения строения Солнечной системы. Но стоит заметить, что ещё Тихо Браге не принимал гелиоцентрическую систему.

Гелиоцентрической системе суждено было достичь полного признания благодаря Галилео Галилею[12]12
  Галилео Галилей (1564–1642) – итальянский физик, механик, астроном, философ и математик, оказавший значительное влияние на науку своего времени. Заложил основы современной механики, установил законы инерции и свободного падения тел, выдвинул идею об относительности движения, открыл изохронность колебаний маятника, построил первый телескоп, защищал гелиоцентрическую систему мира и т. д.


[Закрыть], который первым наблюдал за планетами систематически. В его время, около 1600 года, в Голландии появились умелые стекольных дел мастера и, как гласит легенда, дети стекольщиков случайно заметили «увеличение» предметов с помощью выпуклых стёклышек. Голландские стеклоделы догадались изготовлять и продавать мореплавателям зрительные трубы. Галилей воспользовался идеей голландских мастеров и в 1609 году самостоятельно изготовил первый телескоп с трёхкратным увеличением. Впоследствии он изготовил телескоп с 30-кратным увеличением, с помощью которого открыл пятна на Солнце, лунные горы, спутники Юпитера – Ио, Европу, Ганимед и Каллисто.

До Галилея было общепринятым представление Аристотеля о «спокойном небе». Считалось, что раз и навсегда сотворённый мир живёт неизменной жизнью. Все замеченные изменения в звёздном мире считались незакономерными, курьёзными явлениями. Великому астроному Галилею принадлежала мысль о нестационарности «звёздного мира». Католическая церковь жестоко преследовала Галилея за провозглашение нестационарности мироздания. Нестационарность Вселенной впоследствии стала основным объектом астрофизических исследований Амбарцумяна.

Универсальность закона всемирного тяготения Ньютона получила подтверждение в работах Уильяма Гершеля[13]13
  Уильям (Фридрих Вильгельм) Гершель (1738–1822) – выдающийся английский астроном немецкого происхождения. Основные труды по звёздной астрономии.


[Закрыть] по исследованию двойных звёзд, вращающихся одна вокруг другой. Гершель наметил общую форму нашей Галактики, оценив её размеры, и сделал вывод, что она является одним из многочисленных звёздных «островов» во Вселенной.

Нестационарность расширяющейся Вселенной и теория Большого взрыва

После открытия Гершелем галактик одной из насущных проблем космогонии стала проблема расстояний до них. Первоначально для определения расстояний до галактик астрономы изучали в этих галактиках новые звёзды и цефеиды. Однако фундаментальному решению этой проблемы способствовало появление в XIX веке спектральных методов исследования. Её решил в 1920 году американский астроном Эдвин Хаббл[14]14
  Эдвин Пауэлл Хаббл (1889–1953) – знаменитый американский астроном. Труды по изучению галактик.


[Закрыть], анализируя смещения спектральных линий далёких галактик. Он установил прямую пропорциональность красного смещения (смещения спектральных линий в сторону длинных волн) скорости удаления галактик, а также и расстояния до них (закон Хаббла). Этот закон является одним из фундаментальных законов астрономии. Он же с помощью наблюдений установил факт разбегания галактик. Оказалось, галактики удаляются со скоростями, пропорциональными их расстояниям от нас. Это означает, что если одна из них расположена от нас в сто раз дальше, чем другая, то она удаляется от нас в сто раз быстрее, чем первая.

Таким образом, Хабблом было установлено, что Вселенная не статична, а находится в состоянии расширения.

Сравнение расстояний, измеренных различными методами, подтвердило безукоризненную точность метода определения расстояний по величине красного смещения спектров звёзд. Современная астрофизика при определении расстояний пользуется в основном этим методом, особенно для самых далёких объектов, находящихся на «краю» Вселенной.

Современные крупные наземные и орбитальные телескопы способны прощупать край Вселенной, простирающийся почти до двадцати миллиардов световых лет, и измерить скорость самого далёкого, быстро удаляющегося объекта, приближающуюся к скорости света (300 ООО км/с), но не превышающую её. Блез Паскаль, блестяще опередив своё время, прекрасно сказал: «Не огромность мира вызывает восхищение, а человек, который измерил её».

Неоспоримый факт расширения Вселенной многими исследователями был принят в штыки. Долгое время упорно отвергал возможность расширения Вселенной Альберт Эйнштейн, так как это противоречило его теоретическим исследованиям.

Естественно, заманчиво «пустить» мысленно расширение Вселенной в обратном направлении и проследить эволюцию Вселенной во времени в прошлое (экстраполяция назад). Несмотря на то, что при этом возникает масса сомнений, такой подход создаёт некую полезную методическую наглядность в представлении возможной картины происхождения и эволюции Вселенной.

Тогда мы можем по измеренному расширению Вселенной (разбеганию галактик) прийти к тому, что примерно 20 миллиардов лет назад Вселенная была сосредоточена в малом сверхплотном теле и в результате его катастрофического взрыва образовалась наша Вселенная. Это – так называемая теория Большого взрыва. Впервые об этом догадался блестящий физик XX века Георгий Гамов. Этой теории отдаётся сейчас большее предпочтение, чем альтернативным теориям. Она действительно даёт сравнительно удовлетворительную схему для объяснения многого из того, что наблюдают астрономы. Итак, будем считать, как общепринято в научной литературе, что Вселенная (точнее её наблюдаемая часть – Метагалактика) возникла 20 миллиардов лет назад. Вначале она была невероятно горячей и плотной. Температура и давление были столь высоки, что она взорвалась, и осколки взрыва всё ещё разлетаются. Астрономы рассчитали подробные варианты развития Большого взрыва и в целом согласны с этой картиной, но всё ещё серьёзно расходятся в массе вопросов.

Многие до сих пор считают, и не безосновательно, что Вселенная имеет бесконечную историю, а её расширение, возможно, является просто иллюзией. Однако открытие в 1960-х годах реликтового излучения в известной степени подтвердило расширение Вселенной. В настоящее время современная физика пытается доказать гипотезу Большого взрыва.

Для наглядности процесс Большого взрыва делится на отдельные этапы – эры.

В первую мельчайшую долю секунды происходили флюктуации времени, вызванные тем, что физики называют квантовой природой мелких частиц. Что это такое, объяснить очень сложно, но смысл состоит в том, что если вы хотите оценить состояние вещества в момент, когда время точно соответствовало нулю, то вы ничего об этом сказать не можете, так что вопрос повисает в воздухе. К счастью, эта неразбериха продолжалась лишь очень короткий период (10^-44 секунд). Мы ничего не можем сказать о Вселенной в это краткое мгновение. Этот, такой короткий период времени в начале Вселенной является первой из пяти эр, на которые мы можем разделить историю Вселенной. Первая эра хаоса была самой короткой и самой загадочной. Но сразу же после её окончания началась новая эра, названная эрой элементарных частиц – адронов. Этот период продолжался значительно дольше и проходил в условиях, которые астрофизики смогли рассчитать, понять и описать. Плотность вещества Вселенной в начале эры адронов составляла 10⁹⁴ граммов на кубический сантиметр – невероятная, невообразимо высокая плотность. Можно вычислить и температуру в начале эры адронов, и результаты этих вычислений приводят к значению в 10³³ градусов.

Элементарные частицы нельзя разделить на ещё меньшие. Физики открыли, что в природе существует множество разнообразных элементарных частиц и что при необычайно высоких температурах и плотности должно встречаться бесконечное количество их видов. Это ещё новая и плохо разработанная часть фундаментальной физики. К адронам относятся те частицы, которые сильно взаимодействуют друг с другом. Именно адроны представляли собой частицы, которые доминировали в первичном огненном шаре во время эры адронов, как по количеству, так и по активности. В течение периода распада адронов кванты излучения (фотоны) в первичном огненном шаре были фантастически энергичными, а по мере расширения теряли свою энергию, и температура упала до 10¹² градусов. Плотность в конце эры адронов составляла 10¹⁴ г/см³. Весь период адронов был чрезвычайно мал: всё произошло за 1/10 000 секунды.

Следующий этап в истории Вселенной длился значительно больше – целых 10 секунд. Он называется эрой лептонов. Понятие лептонов объединяет электроны, как обычные отрицательные, так и положительные (позитроны) и другие менее тяжёлые частицы. В итоге во Вселенной осталось очень мало тяжёлых частиц, и существенной составляющей развивающейся Вселенной были по-прежнему высокоэнергичные фотоны. В конце десятой секунды температура упала в 100 раз до 10 миллиардов градусов. Плотность понизилась до 10 000 г/см³, а количество электронов, игравших в эту эру основную роль, стало примерно равным количеству нейтронов и протонов. Так наступил конец эры лептонов.

Во время четвёртого периода излучение одержало победу над веществом. Его называют эрой излучения, потому что Вселенная была наводнена фотонами, и плотность излучения превосходила плотность вещества. Это был гораздо более длинный период, чем предшествующие, и длился он миллион лет от Большого взрыва. За это время температура понизилась с 10 миллиардов до примерно 3000 градусов. А плотность упала до 10^-21 г/см³. Конец этой эры наступил тогда, когда плотность излучения стала меньше плотности вещества. В это время протоны, нейтроны и электроны стали объединяться, образуя атомы, и начало появляться вещество в том виде, в каком мы его знаем. Вещество и свет разъединились, так что они больше не взаимодействовали друг с другом. Наступила эра вещества. Она началась через миллион лет после Большого взрыва, продолжается до сих пор и ещё не окончилась. Сейчас излучение равномерно распределено по всей Вселенной, и, что сразу бросается в глаза, вещество собрано в скопления звёзд и галактик. Если атомы водорода и гелия, самых лёгких химических элементов, образовались во время эры излучения, то другие элементы, хорошо теперь нам знакомые и входящие в состав наших организмов, возникли только в эру вещества.

Механизмы, благодаря которым водород и гелий во Вселенной объединились, образовав звёзды и галактики, до сих пор до конца не ясны. Было предложено много теорий с подробными расчётами того, как большие газовые сферы конденсируются во вращающиеся объекты типа галактик, состоящие из звёзд. Но окончательной уверенности эти умозрительные теории не внушают.

Хотя мы называем эпоху, в которую мы живём, эрой вещества, во Вселенной всё же ещё значительно преобладает излучение. В то время как средняя плотность вещества в современной Вселенной составляет примерно 10^-31 г/см³, средняя плотность фотонов во Вселенной достигает 1000 г/см³. На каждую ядерную частицу приходится миллиард фотонов и миллиард нейтрино. Эти нейтрино, обладая фактически скоростью света, несутся во Вселенной, не оказывая практически никакого влияния на вещество. Нейтрино, образовавшиеся в раннюю эпоху, преимущественно в эру лептонов, и уже в то время потерявшие всякую связь с остальной Вселенной, встречаются в количестве, соответствующем прохождению 10¹³ частиц в секунду через один квадратный сантиметр.

Мы вкратце изложили историю Вселенной, как её видит современная физика. Следует помнить, что излагаемая чрезвычайно сложная теория основывается на таких последних результатах физики, которые ещё не вышли из стадии экспериментальной проверки. Более того, она связана с малоизвестными физическими свойствами материи.

Сегодня большинство астрономов принимают космологическую теорию Большого взрыва в качестве описания развития доступной нам Вселенной, начиная с эпохи ядерного синтеза, когда возраст Вселенной составлял около одной минуты. Но, когда речь идёт о более ранних моментах существования Вселенной, рассуждения уже выходят за пределы области знаний современной физики.

Теория Большого взрыва не разрешила трёх фундаментальных проблем: что было до начального момента, какова природа сверхплотного первоначального объёма – сингулярной «точки» – и каким образом сформировались галактики? На последний вопрос попытался ответить В. А. Амбарцумян, обнаружив активные процессы в ядрах галактик.

Окончательное слово в этом сложном вопросе за будущими поколениями астрономов. О несостоятельности экстраполяционных методов в исследовании эволюции Вселенной говорит то обстоятельство, что физические процессы и, следовательно, законы физики, начиная от сингулярной точки (если она действительно существовала) до развитой Вселенной, тоже могли меняться, но неизвестным нам образом. Таким образом, механической экстраполяцией назад, без учёта качественной эволюции материи, эту сложную проблему так просто решить не удастся. Это дело будущего.