Стивен Хокинг. Непобедимый разум

Другой радиофизик, Бернард Берк, узнал о проблеме, с которой столкнулись Пензиас и Уилсон, но, в отличие от них, он был также знаком с работой Роберта Дикке из Принстона. Дикке настраивал антенну для поисков излучения, сохранившегося почти что с начального периода существования вселенной, с той поры, когда – если верить теории Большого взрыва – вселенная все еще была очень горячей. В 1940-х годах эмигрант из России Георгий Гамов и американцы Ральф Альфер и Роберт Герман высказали предположение, что реликтовое излучение все еще ощутимо, хотя к нашему времени его температура не превышает пяти градусов выше абсолютного нуля. Берк свел Пензиаса и Уилсона с Дикке, и вместе они пришли к выводу, что Пензиас и Уилсон случайно наткнулись на то самое излучение, которое пытался отыскать Дикке.

Открытие космического микроволнового фонового излучения (таков был его полный титул, сокращенно CMBR) оказалось мощным аргументом в пользу теории Большого взрыва, ибо, согласно этой теории, вселенная некогда была гораздо плотнее и горячее, нежели теперь. Хокинг и Джордж Эллис написали в 1968 году статью о том, как много это открытие значит для подтверждения теории Большого взрыва[180]. Но вместе с тем появилась и проблема. При повторных замерах, проводившихся на максимальном удалении от Земли, температура излучения оказалась повсюду одинаковой. В CMBR отсутствовали незначительные колебания, которые могли бы привести к формированию наблюдаемых ныне структур.

Однако эта проблема казалась незначительной, тем более на фоне все новых подтверждений в пользу теории Большого взрыва. Выяснилось, например, что квазары, которые физики-теоретики считали начальной стадией формирования галактик, располагаются лишь на огромных расстояниях от Земли. Если бы теория стационарного состояния была верна – а она предполагает постоянное расхождение галактик, причем зазоры между ними заполняются новыми галактиками, – то квазары должны были бы равномерно распределяться и вдали от нас, и поблизости. Но это не так. Огромная удаленность квазаров от Земли (в пространстве, а значит, и во времени) означает, что они возникали только в ту пору, когда вселенная была намного моложе. Эта стадия формирования галактик относится лишь к давнему прошлому, а в более поздние эпохи в истории вселенной отсутствует – не отмечается и теперь.

Еще один гвоздь в гроб теории стационарного состояния был забит в 1973 году. С помощью воздушных шаров физики из Беркли убедились, что спектр космического микроволнового фонового излучения совпадает со спектром, предсказанным теорией Большого взрыва. Также данные исследования избытков элементов в Млечном Пути и в других галактиках совпали с данными, предсказанными теорией Большого взрыва.

И все же в 1970-х в теории Большого взрыва оставались неразрешенные противоречия. Хотя в это время Хокинг главным образом сосредоточился на изучении черных дыр, вопрос о происхождении вселенной неизменно его волновал, да и его коллеги в разных странах мира ломали голову над тем, как устранить проблемы, возникавшие в связи с теорией Большого взрыва. Эти проблемы получили названия “проблема горизонта”, “проблема плоскостности” и “проблема гладкости”.

Проблема горизонта заключается в том, что космическое микроволновое фоновое излучение оказалось одинаковым по всем направлениям и в областях вселенной, столь отдаленных друг от друга, что излучение никак не могло поспеть из одной области в другую даже в первые доли секунды после Большого взрыва, когда они еще только разлетались в разные стороны. Интенсивность излучения в этих областях до такой степени идентична, что напрашивается мысль: они каким-то образом обменивались энергией и пришли к равновесию. Но как?

Проблема плоскостности связана с вопросом, почему вселенная давно уже не пережила коллапс и не вернулась обратно в точечное состояние или же почему центробежное движение не оказалось слишком стремительным и не помешало гравитации стянуть вещество воедино для формирования звезд. Уму непостижимо, как наша вселенная ухитрилась найти золотую середину между двумя губительными крайностями. Для этого выделенная Большим взрывом энергия центробежного движения и сила всемирного тяготения должны были быть практически равны. Через 10^–43 секунды после Большого взрыва (в числителе единица, в знаменателе 43 нуля после единицы) они должны были отличаться не более чем на единицу, деленную на 10⁶⁰ – на единицу с шестьюдесятью нулями.