Вообще говоря, задумываясь о первопричинах всего того, что существует рядом с ним, на земле, человек всегда обращался к мировому пространству, – к небу. Еще в еврейской Библии, где отразились древневосточные космогонические представления, небо представляет собой огромный, твердый куполообразный свод («твердь»), раскинувшийся над землей. Именно над этой твердью располагаются первобытные воды и находится обитель Бога, именно на этой тверди располагаются звезды и планеты, именно в пространстве между нею и землей движутся облака и птицы. Небо, как место пребывания Бога, именуется троном (престолом), дворцом или храмом, куда возносятся молитвы святых. В древних апокрифах, в частности, в славянской версии Книги Еноха, в Заветах двенадцати патриархов и Вознесении Исайи, говорится об иерархии «семи небес». Отголоски этих представлений о множественности «небес» можно обнаружить и в Новом Завете – в упоминании апостола Павла о «третьем небе» (2 Кор. 12, 2) и в таких выражениях, как «превыше всех небес» (Еф. 4, 10), «прошедшего небеса» (Евр. 4, 14) и «превознесенный выше небес» (Евр. 7, 26). В Новом Завете небо, как место пребывания Бога, получает еще более определенный смысл в связи с деяниями и жизнью Христа. Христос пришел на землю именно с небес и снова вознесся туда, чтобы сесть, как ему и подобает, «одесную» Бога Отца и приготовить место для святых. Именно оттуда Христос явится вновь, чтобы вершить последний Суд над живыми и мертвыми.
Стоит ли удивляться тому, что и в ХХ столетии за ответом человек обращался все туда же. И вот революционные сдвиги в человеческом сознании, которые, может быть, с наибольшей отчетливостью запечатлелись именно в работах Эйнштейна дали свои плоды и здесь.
В 1920-х годах американским астрономом Эдвином Хабблом (1889 – 1953) была обнаружена устойчивая, если не сказать жесткая, связь между расстоянием до окружающих нас галактик и скоростью их перемещения в пространстве. Хаббл работал в Маунт Вилсон (Калифорния, США) и занимался фотографированием спектров галактик. В его распоряжении находился телескоп диаметром 2, 5 м, который в то время был самым большим в мире. Им было обнаружено, что почти во всех изученных галактиках линии спектра находились не на своем месте. У многих они были смещены в сторону красного края спектра.
Собственно, красное смещение в спектрах галактик было обнаружено еще его соотечественником В. Слейфером (Ловелловская обсерватория, Флагстафф, шт. Аризона), именно он между 1914 и 1925 гг. проводил первые спектроскопические измерения лучевых скоростей внегалактических туманностей. В то время было еще неизвестно, что собой представляют странные туманные пятнышки, фиксируемые мощными телескопами, то ли действительно облака тумана, то ли скопления невообразимо далеких звезд. Не было уверенности и в том, насколько далеки эти с трудом различимые объекты, принадлежат ли они нашей Галактике или находятся за ее пределами.
Вопросом являлось также и то, движутся ли они по направлению к нам или от нас. Правда, предполагалось, что если в космосе нет никакого преимущественного направления, то примерно половина туманностей должна от нас удаляться, а другая – двигаться в нашу сторону. Однако в результате этих измерений было обнаружено, что почти во всех спектрах линии были смещены к красному концу, т е. имели большую длину волны (
Известные законы физики (зависимость частоты звуковых и световых колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости движения наблюдателя и источника колебаний позволили легко и естественно увязать этот факт с движением галактик в мировом пространстве. При этом красное смещение свидетельствовало об их удалении от нас, синее – о сближении с нами.
Изменение воспринимаемой частоты колебаний, обусловленное движением источника или приемника волн либо и того и другого впервые было теоретически обосновано в 1842 г. К.Доплером (1803 – 1853) и, если так можно выразиться, «переоткрыто» в 1848 г. французским физиком А.И.Л.Физо)
Данный эффект особенно заметен в случае звуковых волн, примером чему может служить изменение воспринимаемой высоты тона гудка проходящего мимо поезда. За время t = t1 – t0 источник проходит расстояние vt. Если L – длина волны испускаемого звука, то число волн, укладывающихся в промежутке между источником и приемником, увеличивается на vt/L. Если частота звука fe, то за время t испускается fet волн. Но число frt волн, достигших приемника, меньше, чем испущено источником, на величину vt/L. Отсюда следует, что
fr = fe – v/L