Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Увы, ни одна из этих вполне заслуженных (ведь открытия, тесно связанные с его теориями, премиями отмечены были) на­град ему так и не была присуждена. Возможно, дело тут в том, что отпущенный ему срок жизни оказался не очень долгим — всего 64 года. А посмертно Нобелевские премии не дают. Так что, по словам Виталия Гинзбурга (которому на момент присуждения исполнилось 87 лет), «чтобы получить Нобелевскую премию, надо жить долго».

Когда Гамов разрабатывал свою теорию «горячей» Вселен­ной — которая с легкой руки астрофизика Фредерика Хойла чуть позже получила известное ныне каждому любителю астрономии название «теория Большого Взрыва», — он был профессором Университета Джорджа Вашингтона в США. Однако путь в науку У Гамова начинался в Ленинградском университете, а его науч­ным руководителем был Александр Фридман, тот самый созда­тель теории нестационарной Вселенной. И, по словам Гамова, саму идею «горячего» рождения Вселенной он впервые услышал именно от своего учителя.

325

— Часть VI —

Причиной, побудившей Гамова начать разрабатывать свою теорию, стала необходимость объяснить происхождение и наблю­даемое обилие легких элементов (в первую очередь — водорода и гелия), чья относительная распространенность (порядка 3:1 по массе) носила, судя по всему, универсальный характер — и для Солнца, и для большинства звезд, и для межзвездного газа.

В рамках теории Гамова первичный нуклеосинтез — такое на­звание получила данная стадия эволюции Вселенной — проис­ходит, начиная примерно с первой секунды жизни Вселенной. Давление и температура в это время (миллиарды кельвинов) на­поминали условия в центральных областях звезд, и Вселенная, таким образом, была похожа на гигантский термоядерный ре­актор.

Гамов дал первоначальный, самый важный толчок теории — однако в дальнейшем, кроме него, над ней активно работали и зарубежные, и наши ученые (уже упомянутый Зельдович, на­пример), чьими усилиями теория обрела законченность и строй­ность. И в рамках теории «горячей» Вселенной действитель­но удалось объяснить наблюдаемое обилие легких элементов. Именно легких — потому в период первичного нуклеосинтеза образуются в основном водород (75% вещества Вселенной), ге­лий (около 24%) и немного лития (порядка одного процента).

Остальные, более тяжелые элементы «нарабатываются» поз­же, в недрах звезд. Промежутка времени, отпущенного на пер­вичный нуклесинтез, просто-напросто не хватает на синтез тяже­лых элементов — примерно на 200-й секунде жизни Вселенной давление и температура падают настолько, что термоядерные реакции прекращаются.

Наблюдаемое обилие легких элементов оказалось первым весомым аргументом, склонившим чашу весов в пользу теории «горячей» Вселенной. Вторым — и решающим — аргументом стало реликтовое излучение, тоже предсказанное Гамовым.

Что такое реликтовое излучение? Это дошедший до наших времен «след» тех самых ядерных реакций, про которые мы рас­сказали чуть выше. Существования большого количества фото­

326

— Вселенная как она есть —

нов в тот период требуют законы термодинамики. И, конечно, никуда «пропасть» с тех пор они не могли. Примерно до 300 тыс. дет с рождения Вселенной температура была слишком велика для существования атомов, так что Вселенную заполняла горячая плазма, состоявшая в основном из электронов и ядер водорода и гелия (еще, конечно, нейтрино и частицы темной материи — но про них будет отдельный рассказ). И плазма эта была для фото­нов непрозрачна — они поглощались, затем переизлучались и снова поглощались, не пройдя сколько-либо значительного рас­стояния.

Но затем наступил так называемый момент рекомбинации — температура упала настолько, что ядра смогли захватить элек­троны и образовать атомы. Вселенная «очистилась» и стала про­зрачной для излучения, так что фотоны получили возможность путешествовать свободно. И данное море «первичных» фотонов, заполняющее собой всю Вселенную, чья температура (и, соответ­ственно, длина волны) сильно с тех пор упала из-за расширения Вселенной, и называется «реликтовым излучением».

Термин «реликтовое излучение», кстати, был придуман на­шим выдающимся астрофизиком Иосифом Самуиловичем Шкловским — и нам он представляется весьма удачным, очень хорошо отражающим суть явления. В англоязычной же литера­туре используется термин СМВ — cosmic microwave background, «космический микроволновой фон», звучащий несколько тяже­ловесно.

Сам Гамов оценил температуру реликтового излучения как Должную лежать в диапазоне от одного до ю К, достаточно близ­ко к абсолютному нулю — фотоны, следовательно, успели поря­дочно «остыть». А в качестве наиболее вероятной величины ука­зал среднелогарифмическое значение чисел на краях данного Диапазона — 3 К¹.

Десятичный логарифм единицы — ноль, десятичный логарифм десяти — единица. Среднее значение, таким образом — 0,5. Десять в степени 0,5 (или ^Ке что то же самое, корень из десяти) — чуть больше трех. — Примеч. авт.

327

— Часть VI —