Белые карлики. Будущее Вселенной

Хойл и его друзья еще в свою радарную эру по вечерам отводили душу в беседах о фундаментальных проблемах мироздания. На этих домашних семинарах они много времени посвящали космологии. Все трое дружно невзлюбили восходящую к Леметру гипотезу взрывного рождения Вселенной, но закон Хаббла приняли всерьез и потому отвергли концепцию статичного мироздания. После войны они продолжали собираться у Бонди и обсуждали эти же проблемы. Озарение снизошло на них после просмотра кинострашилки «Глубокой ночью», где главный герой Уолтер Крейг (в исполнении знаменитого Мервина Джонса) попал в замкнутую событийную петлю, возвратившую его в ситуацию, с которой все началось. Фильм с такой фабулой в принципе может продолжаться бесконечно, как стишки о попе и собаке. Тут-то Голд и сообразил, что Вселенная может оказаться структурным аналогом этого сюжета — изменяющейся, но неизменной.

Поначалу друзья сочли эту идею безумной, но потом решили, что в ней что-то есть. Объединенными усилиями они превратили голдовскую гипотезу в связную теорию. Бонди с Голдом дали ее общее изложение, а Хойл в отдельной публикации представил математические расчеты. За основу он взял уравнения ОТО, но дополнил их гипотетическим «полем творения», С-полем, обладающим отрицательным давлением. Нечто в этом роде тридцать с лишним лет спустя появилось в инфляционных космологических теориях, что доставило Хойлу немалое удовольствие.

Эта модель вошла в историю науки как Космология стабильного состояния. Ее основное положение заключается в том, что Вселенная расширяется, но начала не имеет, поскольку всегда подобна себе самой. Новая теория провозгласила не только полное равноправие всех точек пространства (это уже было у Эйнштейна), но и всех моментов времени. Голд назвал это положение совершенным космологическим принципом. Геометрия пространства в этой модели остается строго плоской, как у Ньютона. Галактики разбегаются, однако в космосе «из ничего» (точнее, из творящего поля — для этого оно и понадобилось!) появляется новое вещество, причем с такой интенсивностью, что средняя плотность материи остается неизменной. В соответствии с тогдашним значением постоянной Хаббла Хойл вычислил, что в каждом кубометре пространства в течение 300 000 лет возникает лишь одна частица. Это сразу снимало вопрос, почему приборы не регистрируют подобные процессы — они слишком медленны по человеческим меркам. Новая космология не испытывала ни малейших трудностей, связанных с возрастом Вселенной, — эта проблема для нее просто не существовала.

Для подтверждения cвоей модели Хойл предложил воспользоваться данными о пространственном распределении юных галактик. Если С-поле равномерно творит материю повсюду, то средняя плотность таких галактик должна быть примерно одинакова. Хойловский критерий в принципе был совершенно разумным, однако из-за отсутствия телескопов необходимой мощности произвести такое тестирование не представлялось возможным. Правда, в 1955 г. английский радиоастроном и будущий нобелевский лауреат Мартин Райл обнаружил, что на космической периферии плотность слабых радиоисточников больше, чем вблизи нашей Галактики. Он открытым текстом заявил, что полученные результаты несовместимы с космологией стабильного состояния. Однако через несколько лет другие ученые пришли к выводу, что Райл преувеличил различия плотностей, и вопрос остался открытым.

А вот открытие фонового микроволнового излучения нанесло Космологии стабильного состояния удар, от которого она так и не смогла оправиться. В модели Хойла, Бонди и Голда этому феномену попросту не было места. К началу 1970-х гг. она уже прочно угнездилась на складе красивых, но не имеющих отношения к реальности космологических моделей.

Интересно, что у создателей этой теории был предшественник в лице самого Эйнштейна, который в 1931 г. задумался над сходной идеей. Он записал предварительные выводы на бумаге, однако воздержался от их развития и тем более публикации. Рукопись долго оставалась незамеченной в иерусалимском архиве эйнштейновских документов, и сообщение о ней появилось в печати лишь спустя 83 года[57].

Открытие Пензиаса и Вильсона отозвалось и в Москве. В 1961–1962 гг. космологией занялся Яков Борисович Зельдович, который привлек к ней нескольких блестящих физиков, в том числе и А. Д. Сахарова. Сначала Зельдович склонялся к концепции холодного возникновения Вселенной, но после 1965 г. решительно стал на сторону гамовской теории[58]. Фундаментальные результаты школы Зельдовича хорошо известны.

Через три года после открытия реликтового излучения теоретики наконец-то поняли, как оно перестает взаимодействовать с веществом и заполняет космическое пространство. Речь, естественно, идет о космической рекомбинации. В основополагающей работе Альфера и Германа о ней ровно ничего не сказано. Этот механизм впервые описали Джеймс Пиблз[59] и ученые из группы Зельдовича[60]. С тех пор его детали неоднократно уточнялись (например, с учетом роли гелия), но общая картина не изменилась.

НОВАЯ ПЕРСПЕКТИВА: ШЛИФОВКА И РАЗРАБОТКА