Звездочёты. 100 научных сказок

Гамов был знаком с Эйнштейном. Он с юности интересовался общей теорией относительности и даже был учеником А. А. Фридмана до его трагической смерти. Беседы с Эйнштейном способствовали росту интереса Гамова к космологии. Его самым выдающимся научным достижением является горячая модель Вселенной, над которой он начал работать в 1946 году. В 1948 году Гамов ввел понятие Большого взрыва как начала расширения Вселенной в виде горячего облака «улема» – так учёный назвал гипотетическое протовещество из смеси нейтронов, протонов, электронов и квантов света. Он разработал реалистичную схему образования химических элементов во время Большого взрыва.

Гамов придерживался простой и элегантной схемы динамики Вселенной, включающей предыдущий цикл сжатия. В своей книге «Создание Вселенной» он писал: «Мы можем задать себе два важных вопроса: почему наша Вселенная была в таком сильно сжатом состоянии и почему она стала расширяться? Простейший и математически наиболее корректный ответ состоит в том, что Большое сжатие, которое имело место в ранней истории нашей Вселенной, было результатом коллапса, который случился в ещё более раннюю эру, и что нынешнее расширение есть просто „упругий“ отскок, который начался, как только максимально возможная плотность была достигнута».

Концепция Вселенной, расширяющейся после сильного сжатия, безупречно красива, но механизм «упругого отскока» во времена Гамова был совершенно непонятен. Высказать соображение о таком отскоке до нахождения его реального механизма мог лишь такой смелый человек, каким был Гамов.

Роль яркой личности Гамова в космологии лучше всего характеризует знаменитый физик, нобелевский лауреат Альвен, известный противник теории Большого взрыва. С заметной досадой он отметил в своей книге «Космическая плазма»: «Эта „космология большого взрыва“ стала к настоящему времени общепринятой в основном благодаря энергичному характеру самого Гамова».

Некоторые учёные отвергали идею взрывного образования Вселенной, считая, что наблюдательный факт расширения Вселенной вовсе не означает того, что Вселенная раньше была маленьким и плотным объектом, впоследствии взорвавшимся. В том же 1948 году американские учёные Бонди и Голд выдвинули космологическую теорию, которая предполагала стационарное расширение Вселенной при постоянном равномерном возникновении материи без каких-либо взрывов (причина такого творения материи не указывалась).

Активным соавтором и пропагандистом этой теории был англичанин Фред Хойл, написавший в 1950 году, что наблюдаемое расширение Вселенной можно обеспечить, предполагая постоянное создание каким-то образом одного атома водорода в год в объеме «небоскрёба средних размеров». Интересно, что именно Хойлу принадлежит честь введения термина «Большой взрыв», хотя он использовал его с иронией и в отрицательном смысле: «Эта идея большого взрыва выглядит для меня неприемлемой…»

Теория Бонди – Голда потеряла своих сторонников после накопления новых наблюдательных данных, свидетельствовавших в пользу взрывного образования Вселенной, а броский термин «Большой взрыв» потерял ироничный оттенок.

Развивая теорию Большого взрыва, в 1948 году Гамов вместе со своим студентом Альфером и молодым учёным Херманом предсказал существование теплового излучения, оставшегося после остывания молодой и горячей Вселенной.

– А почему оно должно существовать? – спросила недоверчивая Галатея.

– Взрыв, породивший Вселенную, сопровождался вспышкой мощного электромагнитного излучения самых коротких длин волн. Это было очень горячее облако излучения – или облако излучения очень горячего тела – самой Вселенной. По мере своего расширения это облако остывало, а Вселенная превращалась в практически пустое тёмное место с островами из звёзд. Спустя миллиарды лет после Большого взрыва его тепловое эхо очень сильно остыло, и его стали называть «реликтовым», то есть «оставшимся от прошлых времён». Согласно оценкам Гамова, Альфера и Хермана, оно должно быть аналогично излучению чёрного тела с температурой всего в несколько градусов Кельвина.

Галатея задала уточняющий вопрос:

– То есть сейчас Вселенная светится как лампочка Планка, но очень холодная?

– Да. В 1950 году в популярной статье в «Физика сегодня» («Physics Today») Гамов назвал цифру в 3 градуса Кельвина, сделав тем самым необычайно точное предсказание.

Известный физик Стивен Вайнберг написал в своей знаменитой книге «Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной»: «Гамов, Альфер и Херман заслуживают колоссального уважения, помимо всего прочего, за то, что они серьёзно захотели воспринять раннюю Вселенную и исследовали то, что должны сказать известные физические законы о первых трёх минутах».

Джон Мазер, нобелевский лауреат 2006 года, получивший премию за исследования реликтового излучения, подробно обсуждает труды группы Гамова в книге «Самый первый свет», написанной вместе с Бослоу.

Во-первых, он отмечает его популярные книги: