Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Экспериментально реликтовое излучение было откры­то в 1965 году, причем достаточно случайно — физиками, _а в то время — радиоинженерами корпорации «Белл» Арно Пензиасом и Робертом Вилсоном. Испытывая новый радио­метр, они обнаружили космический шум, мощность которого не зависела от направления на небе. Они написали статью и направили в журнал, где она попала на рецензию к астрофи­зику Роберту Дикке, который сам в это время готовил аппа­ратуру для поиска реликтового излучения. Он тут же понял суть открытия Пензиаса и Вилсона, положительно оценил ра­боту и рекомендовал к публикации, а также написал корот­кую заметку, содержащую космологическую интерпретацию открытия.

Кстати, температура открытого излучения составляла около трех градусов — Гамов и туг попал в «яблочко»!

Интересным (но немного грустным) будет отметить, что немалые шансы оказаться первыми были у наших ученых. Сотрудник Пулковской обсерватории Шмаонов (вместе с колле­гами Хайкиным и Кайдановским) еще в 1956 году регистрировал излучение, распределение яркости по небу которого не зависело от зенитного угла. Однако это открытие было проигнорировано. В 1964 году А.Г. Дорошкевич и И.Д. Новиков вычислили диапа­зон длин волн, в котором яркость реликтового излучения должна быть максимальна, — и, следовательно, искать надо было имен­но в этом диапазоне. Но и данная работа тоже была оставлена без внимания.

Таким образом, экспериментаторы и теоретики в нашей стра­не просто не услышали друг друга. Пензиасу и Вилсону, как ви­дим, повезло больше.

И Нобелевская премия 1978 года, врученная им за это от­крытие, оказалась не последней, «уплывшей» из рук наших уче­ных — причем не последней именно в области исследования ре- ликтового излучения! Но об этом — немного позже.

Георгий же Гамов до вручения Нобелевской премии за релик­товое излучение просто не дожил. Он умер в 1968 году...

328

— Вселенная как она есть —

Итак, помимо «хаббловских» скоростей галактик в «копилке» теории нестационарной Вселенной оказалось еще два весьма ве­сомых аргумента: наблюдаемое обилие легких элементов, очень хорош° объясняемое первичным нуклеосинтезом, и реликтовое излучение, заполняющее собой всю Вселенную и в высшей сте­пени однородное.

Однако проблем у теории нестационарной Вселенной тоже оставалось хоть отбавляй. Более того, новые факты, с одной сто­роны, подтверждали теорию, с другой — поднимали новые во­просы.

Во-первых, так и не решенной оставалась проблема происхо­ждения наблюдаемого поля хаббловских скоростей, т. е. природа того самого Первоначального Толчка.

Во-вторых, загадку представляла уже упомянутая высочай­шая степень изотропии реликтового излучения — полная, каза­лось бы, его независимость от направления на небе. Ведь ника­ких отклонений от изотропии в то время (и долгое время спустя, кстати) обнаружено не было.

С одной стороны, это является очень сильным доказатель­ством однородности и изотропности Вселенной на больших мас­штабах и подтверждением правомочности использования ме­трики Фридмана для описания нашей Вселенной в целом.

С другой стороны — непонятно. Ведь существует такое по­нятие, как «размер причинно-связанной области». Причиной возникновения данного понятия является конечность скорости света — таким образом, две точки (или два участка) на некото­ром расстоянии друг от друга могут быть причинно-связанными к текущему моменту только в том случае, если промежутка вре­мени с момента рождения Вселенной до данного момента им бы хватило, чтобы обменяться световыми сигналами. Тогда эти два Участка могут иметь одинаковые характеристики — например, Плотность и температуру.

Легко понять, что максимальный размер причинно-связанной области задается просто расстоянием, которое успел пройти свет Момента рождения Вселенной. На языке космологии данный

329

— Часть VI —

максимальный размер называется «горизонтом частиц», в ка­честве другого (полностью эквивалентного) определения «гори­зонта частиц» используется расстояние до самых далеких объ­ектов, теоретически доступных до наблюдения в данный момент времени.

Сделаем небольшую ремарку. Не следует думать, что размер «горизонта частиц» равен просто скорости света, умноженной на время. Данное мнение встречается часто — даже в устах неплохо вроде бы разбирающихся в науке людей. По крайней мере фра­зы вида «возраст Вселенной составляет около 15 млрд св. лет — следовательно, расстояние до самого далекого объекта, который мы способны в принципе увидеть, равно примерно 15 млрд лет» один из авторов данной книги, пишущий сейчас эти строки, слы­шал не раз и не два.

На самом деле формула «скорость умножить на время» была бы справедлива в случае стационарной Вселенной — а так как наша Вселенная расширяется, для расчета «горизонта частиц» используются другие формулы, формулы ОТО. Причем тут не­обходимо учитывать еще и стадию расширения Вселенной — про эти стадии мы расскажем чуть ниже.