Что ищут «археологи космоса»?

Так начинался этот уникальный эксперимент, результатом которого стало создание радиокарты Вселенной. Это самый грандиозный объект, съемку которого когда-либо предпринимало человечество. И — самый древний, ибо никому еще из «археологов дальнего космоса», ищущих ответы на вечный вопрос: «Как возник мир?», не удавалось заглянуть в столь отдаленные глубины дога. тактической истории.

Чем же интересна нам сегодня картина Вселенной 15–20 миллиардолетней древности?

В ту пору не было ни звезд, ни скоплений, ни галактик — ни одно светило не появилось еще на свет. Лишь в оптическом диапазоне волн мчат, пронизывая во всех направлениях пространство, фотоны. Именно в том, каким образом сейчас распределена энергия этих остывших чуть ли не до абсолютного нуля квантов электромагнитного поля, содержится бесценная информация о «начале», если так можно выразиться, мира. В потоках реликтовых фотонов содержатся тончайшие генетические структуры, расшифровывая которые, космологи пытаются понять, как появился на свет феноменальный «сверхген» Вселенной, из которого спустя миллиардолетия родились галактики, звезды, мы…

1. За «ошибку» — Нобелевскую премию

Почти четверть века назад американские радиоастрономы А. Пензиас и Р. Вильсон заложили краеугольный камень в здание современной космологии. «Прослушивая» небесный свод с помощью специальной рупорной антенны, они изучали слабые радиосигналы, отражаемые спутниками «Эхо». Антенна — это укрепленная на крыше здания гигантская «слуховая трубка» 7 м длиной. Пытаясь определить порог чувствительности антенны, ученые ориентировали ее рупор так, чтобы в него не попадало космическое радиоизлучение Млечного Пути. Прием шел на волне 7 см, в том диапазоне, в котором атмосфера имеет «окно прозрачности», поэтому на фоне молчащего радиокосмоса должны были бы сразу отчетливо проявиться собственные шумы аппаратуры. Расчеты, однако, не оправдывались. Галактика отчетливо «фонила». Но может быть, высокочувствительный прибор заодно регистрировал и тепловые помехи атмосферы? Ученые стали понемногу менять положение «слуховой трубки», рассуждая, что при приближении к линии горизонта атмосфера становится толще и, следовательно, уровень шумов должен возрасти, а в зените, напротив, упасть.

Но ничего подобного. Антенна вела себя одинаково шумно при всех положениях рупора над горизонтом. Эксперимент затянулся на многие месяцы, поэтому антенна, вращаясь вместе с Землей вокруг ее оси, а также вокруг Солнца, словом, перемещаясь в пространстве, уже принимала излучение из новых областей Галактики, но… все на том же недопустимо высоком уровне шума. И в любом положении «температура» антенного шума отличалась от расчетной на одну и ту же величину.

Будучи дотошным исследователем, Пензиас в поисках «шумящего» фактора винтик за винтиком перебрал узлы и детали своей конструкции. Пришлось даже выселить из рупора пару голубей, а также затратить немалые усилия на очистку антенных конструкций от некоего постороннего вещества, которое Пензиас позже, в своей Нобелевской речи, назовет деликатно «диэлектрическим белым налетом».

Тщетны все старания! Едва опыты были возобновлены, выскобленный и вылизанный коротковолновый приемник излучения зашумел вновь. Сигнал на выходе приемника свидетельствовал о том, что он принимал энергию, пропорциональную 7 К, изо всех точек пространства. В конце концов, отнеся еще градуса 3–4 на внутренние шумы охлаждаемых жидким гелием усилителей, экспериментаторы получили в «сухом» остатке около 3 К, «списать» которые было просто-напросто не на кого… Разве что на Вселенную, которую и заполняло это однородное, доселе неизвестное микроволновое излучение?..

Так было совершено самое выдающееся со времен Коперника открытие в области космологии (учеными, кстати сказать, никакого отношения к космологии не имеющими). В 1978 году за открытие микроволнового реликтового излучения им была присуждена Нобелевская премия. Оказалось, впрочем, что теоретиками эти результаты были давно предсказаны.

2. Свет и тьма «горячей» Вселенной

«Всегда очень трудно сознавать, что те числа и уравнения, которыми мы забавляемся за нашими столами, имеют какое-то отношение к реальному миру», — сказал однажды лауреат Нобелевской премии С. Вайнберг. Может, это был прозрачный намек физикам-экспериментаторам на их излишнюю недоверчивость — или невнимательность? — к выводам, получаемым «на кончике пера»? Скорее всего так, ведь еще в 20-х годах из решений уравнений гравитации А. Эйнштейна, полученных выдающимся советским физиком А. Фридманом в первой половине 20-х годов, следовало, что в зависимости от средней плотности вещества Вселенная может либо бесконечно расширяться, либо под влиянием сил гравитации сжиматься.