Карта Вселенной. Главные идеи, которые объясняют устройство космоса

Астрономы в Соединенных Штатах также сочли убедительной модель стационарной Вселенной, тем не менее они не рассматривали данный вопрос как окончательно решенный. Ученые полагали, что утверждения двух конкурирующих теорий должны быть подтверждены с помощью проверочных наблюдений, и никак иначе. Ключевые выводы в поддержку теории Большого взрыва, в итоге разбившие в пух и прах модель стационарной Вселенной, в первую очередь обязаны своим появлением реликтовому излучению и определению возраста Вселенной, которая оказалась значительно более древней, чем Солнечная система, и более глубокому пониманию ядерного синтеза — формированию химических элементов, позволившему увидеть, как химические элементы тяжелее гелия синтезировались в ядре звезд, а не на начальных стадиях зарождения Вселенной. Конечно, были поползновения — в основном со стороны Хойла — возродить стационарную модель, но все они в итоге оказывались неудачными при попытке объяснить возрастающее количество наблюдений. Открытие в 1965 г. реликтового излучения, оставшегося от Большого взрыва — «эха первичного шума», производимого горячей и плотной плазмой в начале Вселенной, — стало последним похоронным аккордом для стационарной модели. Споры между сторонниками двух моделей яростно кипели еще примерно два десятилетия, но с течением времени стационарная теория попросту перестала объяснять данные, поступающие в ходе наблюдений с помощью оборудования, которое работало с разными волнами — оптическими, радиоволнами и микроволновым излучением. В своей книге «Космология и противоречия» историк Хельге Краг фиксирует схожие черты и различия между моделями и дает подробный отчет о том, чем закончилось в итоге это соперничество^{30}.

Кроме того, прогресс в сфере вычислительных машин, которому способствовало изобретение во время Второй мировой войны в рамках Манхэттенского проекта сложных и быстрых компьютеров, предоставил новые технические возможности для теоретических вычислений. Стало возможным посчитать сложные химические взаимодействия и скорость реакций, что было необходимо для получения данных о распространении элементов и эволюции звезд. Все это передовое оборудование позволило составлять новые прогнозы и отправило в утиль стационарную модель. Хотя важнейшими данными, подтвердившими теорию Большого взрыва, стало открытие всепроникающего реликтового излучения, которое мы будем обсуждать в главе 5.

Крах теории стационарной Вселенной демонстрирует влияние эмпирических наблюдений и то, как сбор доказательной базы может оспорить или подтвердить теорию. Примечательно, что стационарная теория вполне могла быть сфальсифицирована, так как она давала конкретные прогнозы, показывающие несостоятельность модели Большого взрыва.

Открытие расширяющейся Вселенной и принятие модели Большого взрыва иллюстрируют авторитетную роль, которую играют влиятельные ученые в признании или отторжении новых идей. Но еще эти перипетии показывают, что именно экспериментальные доказательства и данные выносят финальный вердикт. Мощное взаимное влияние теории и наблюдений в 1920-х и 1930-х гг. — совместное и плодотворное сотрудничество, которое «вывело» Вселенную из неподвижного состояния, — также обозначило рождение новой дисциплины, а именно космологии — науки о свойствах Вселенной и входящих в ее состав элементах. Новая наука с тех пор значительно нарастила влияние и авторитет. Кроме того, одна из базовых гипотез космологии Большого взрыва, с момента первоначального открытия Хаббла нашедшая подтверждение благодаря немалой поддержке наблюдений, представляет собой космологический принцип, согласно которому Вселенная однородна, то есть одинакова в любой точке, и изотропна, то есть одинакова во всех направлениях. Если масштабировать данные Хаббла в отношении самых дальних пределов Вселенной, окажется, что вся Вселенная подчиняется космологическому принципу. Другая ключевая гипотеза, подразумеваемая в рамках интерпретации данных Хаббла, звучит так: физические законы, которые мы открыли, действительны в каждой точке Вселенной — не только в нашей Галактике, но и в любой другой в ближних или дальних пределах. Модель Большого взрыва — Вселенной с горячей и плотной плазмой в начале, которая затем стала расширяться с постоянной скоростью, — продолжала укрепляться.

3. Черная сердцевина

Черные дыры становятся реальностью