(окончание. Начало в № 11/2022)
Я так подробно остановился на Сольвеевском конгрессе 1958 года потому, что он, похоже, знаменовал пик расцвета стационарной теории. К тому времени пути трёх друзей стали расходиться. Бонди женился (кстати, на аспирантке Хойла), что по его словам, было воспринято Фредом как акт государственной измены, так что визиты Хойла в их дом стали менее частыми. Потом Бонди получил пост профессора в лондонском Королевском колледже, а позднее пошёл по административной линии — возглавил Европейское космическое агентство, потом стал главным научным советником министерства обороны и т.п. Голд, некоторое время проработав в Гринвичской обсерватории, где он тоже не ужился, в 1956 году уехал в США и вскорости обосновался в Корнелльском университете. Так Хойл остался единственным защитником теории, связанной с их именами, хотя, как мы видели, подходы к этой теории у её соавторов были весьма различны.
В автобиографии Хойл упоминает об этом конгрессе вскользь, сохранив лишь воспоминание об ужине с Паули. Фред поинтересовался у Паули, верно ли, что тот в начале 1920-х годов, будучи ещё студентом, присутствовал в Германии на лекции Эйнштейна, а по её окончании встал с передней скамьи и заявил что-то вроде:
“Сказанное профессором Эйнштейном вовсе не так глупо, как могло бы показаться”.
Паули начал было пересказывать этот эпизод, но зашёлся таким смехом, что не мог остановиться, а потому Фреду, к его сожалению, так и не удалось узнать, что было на самом деле. Больше они не встречались, так как в конце того же года Паули скончался.
Мартин Райл не был приглашён на конгресс в Брюсселе, но они встретились с Фредом через месяц на конференции по источникам радиоизлучения в Париже. И Райл и Хойл выступили с докладами, но прямой конфронтации избегали. Райл докладывал о результатах каталогизации источников радиоизлучения и о попытках их идентификации оптическими методами. Он признал, что пока удалось идентифицировать лишь 8 радиоисточников с туманностями в нашей Галактике и 19 с внегалактическими туманностями. Природа большинства источников пока оставалась неясной — три из них, расположенных в нашей Галактике были идентифицированы с наблюдаемыми оптически остатками относительно недавних взрывов сверхновых, а три других являлись результатами таких взрывов лишь предположительно. Внегалактические источники традиционно считались результатом столкновений удалённых галактик. Несмотря на признаваемую скудость данных и ненадёжную статистику, Райл всё же счёл нужным отметить, что различия между результатами наблюдений и предсказаниями стационарной теории существенно больше, чем представлялось ранее.[1]
Хойл выступил на конференции с тремя докладами. Один из них был подготовлен вместе с Томми Голдом и назывался «Космические лучи и радиоволны как свидетельства горячей Вселенной».[2] Авторы утверждали, что согласно стационарной теории, температура межзвёздного пространства должна быть довольно высокой, в отличие от релятивистской теории, в которой, по их оценке, адиабатическое расширение из очень плотного состояния должно приводить к температуре ненамного больше 1 К.
Второй доклад Хойла был посвящён связи радиоастрономии с космологией.[3]
«Радиоастрономия предоставила в наше распоряжение новые наблюдательные средства, позволяющие проверить различные теоретические построения в космологии. Релятивистская космология содержит три параметра, которые следует определить из наблюдений, в отличие от стационарной теории, которая содержит лишь один такой параметр. По этой причине предложить в общем виде какой-либо надёжный тест в релятивистской космологии крайне сложно, так как ограниченное число наблюдений всегда можно объяснить, прибегнув к “подгонке параметров”. В стационарной же теории, исходя из известного значения постоянной Хаббла, задаётся единственный параметр, и большей свободы теория уже не предоставляет. Более того, помимо невозможности подгонки параметров предсказания стационарной теории гораздо более определённы. В нашей теории все наблюдаемые свойства Вселенной постоянно возобновляются, а потому их причину в принципе можно обнаружить из наблюдений. Примером тому служит образование галактик, которое должно происходить постоянно, тогда как в релятивистской космологии они образовались в ходе процессов, протекавших в очень далёком прошлом, а потому эти процессы очень трудно подвергнуть непосредственной проверке». Дальше Хойл рассматривает известную релятивистскую модель Вселенной Эйнштейна — де Ситтера, проводит сравнение следующих из этой модели предсказаний с предсказаниями стационарной теории, и в заключение признаёт, что «наличие эволюционных изменений [следующих из релятивистских моделей] будет важным свидетельством против теории стационарной Вселенной».
Честь прочитать заключительный доклад была предоставлена Хойлу.[4] В нём он совершенно не касался космологии, а говорил лишь о важности установления природы космического радиоизлучения, коснулся истории вопроса, отметив при этом важный вклад, внесённый советскими учёными, в частности В.Л. Гинзбургом и И.С. Шкловским. Под занавес он сказал:
«Доклады на конференции продемонстрировали, какого прогресса удалось добиться в понимании физических процессов, вызывающих испускание космических радиоволн, прогресса гораздо большего, чем можно было ожидать всего несколько лет назад. Остаётся ещё много неясностей, но есть надежда, что в ближайшие несколько лет многие проблемы удастся разрешить. И особенно важно то, что решения продвинут вперёд не только астрономию, но и физику в целом».
В августе 1958 года Хойл уже в Москве, где проходила десятая ассамблея Международного астрономического союза. Там он лично познакомился с советскими учёными. В автобиографической книге помещена фотография, на которой он направляется на заседание в сопровождении В.Л. Гинзбурга и И.С. Шкловского. О научной программе ассамблеи Фред не упомянул вовсе, зато поделился своими впечатлениями от столицы великой державы, только что отправившей в космос первые искусственные спутники Земли.
«Нас всех поселили в чудовищном здании под названием гостиница “Украина”, с фасада которого регулярно падали облицовочные плитки. Как точно подметил Джордж Оруэлл, эта гостиница, подобно всем советским постройкам, насквозь провоняла варёной капустой».
Слева направо: В.Л. Гинзбург, Ф. Хойл, И.С. Шкловский
Особое впечатление на Фреда произвёл ресторан, где однажды за завтраком он попросил пару яиц. Он их получил, но одно оказалось совершенно сырым, а другое было сварено вкрутую до твёрдости камня. Не нужно было быть гением, чтобы подметить простую технологию — сырые яйца вываливались в огромный чан с кипящей водой, а дальше кому как повезёт: может попасться яйцо, пролежавшее там полчаса, а может и поварившееся лишь несколько секунд.
«Этого наблюдения мне оказалось достаточно, чтобы сделать простой вывод: у Советского Союза мрачное будущее».
* * * * *
В конце 1950-х — начале 1960-х годов Хойл активно пытается разобраться в природе космического радиоизлучения. Видимо, за время пребывания в Москве он пообщался с советскими коллегами, подружился с ними и лучше понял их взгляды на эту проблему. Потому в июле 1959 года он пишет статью, которая «основывается на теории, впервые предложенной Гинзбургом и Шкловским».[5] На неё вскоре последовал отклик Шкловского и С.Б. Пикельнера.[6] Авторы отклика не оставляют от аргументов Хойла камня на камне. На трёх страницах они разбивают 22 страницы статьи Хойла в пух и прах.
«Недавно была опубликована статья Ф. Хойла, содержащая весьма радикальные взгляды на природу источников радиоизлучения. Эта работа является логическим развитием концепции неэволюционирующей, пребывающей в стационарном состоянии вселенной, разрабатывавшейся в последние годы Ф. Хойлом, Г. Бонди и другими. Хотя гипотеза Хойла как будто снимает некоторые трудности, но зато она встречает другие, ещё более значительные. Потому эта концепция не может быть принята».
Вот так — дружба дружбой, а теории врозь. И снова я не буду вдаваться в подробности; достаточно сказать, что Шкловский с Пикельнером, как и все советские астрофизики, были сторонниками конкурирующей теории, и явно не желали, чтобы их имена связывались со стационарной теорией Хойла.
В Москве Фред был свидетелем дискуссии по старой проблеме происхождения Солнечной системы, и конечно же, не мог остаться в стороне. «На московском симпозиуме стало очевидно, что по этой проблеме у астрономов остаются существенные разногласия». И Хойл на 27 страницах предлагает свою версию,[7] которая, как выяснилось позднее, была не так уж далека от принятой теперь.
Хойл воспринимал результаты наблюдений всерьёз, а потому хотел сам разобраться, во-первых, в физической природе источников радиоизлучения, а во-вторых, в надёжности методов их подсчёта, поскольку именно на этом строил свои возражения его главный оппонент Мартин Райл. В 1961 году Фред опубликовал со своим аспирантом Джаянтом Нарликаром (который впоследствии станет одним из его самых близких сотрудников и единомышленников) статью, посвящённую именно методам подсчёта радиоисточников.[8] Авторы критически проанализировали результаты Райла и пришли к выводу, что могут предложить объяснение его данным, не противоречащее теории стационарной Вселенной. Всё же они отметили, что если источники удовлетворяют установленным ими специальным характеристикам, то «утверждения о том, что наблюдения противоречат стационарной теории могут быть верны». Как и ранее, Хойл ясно давал понять, что его теория есть лишь одна из возможных моделей, она не претендует на истину в последней инстанции и может быть опровергнута наблюдениями. Но легко отказываться от неё он тоже не собирался.
Через год он снова с Нарликаром опубликовал вторую часть статьи о методах подсчёта источников, на этот раз с применением «быстродействующей вычислительной машины».[9] Кстати, Хойл был одним из первых, кто оценил мощь вычислительной техники в астрофизике и физике вообще. Выводы второй статьи подтверждали результаты первой её части.
Тем временем, Мартин Райл со своей группой продолжал сбор данных по источникам космического излучения, которые получили обозначение 3С и 4С — третий и четвёртый кембриджские каталоги. В январе 1961 года он опубликовал статью,[10] в которой тщательно проанализировал данные последних наблюдений и в заключение написал, что «не предпринималось никаких попыток дать объяснение полученным данным с точки зрения альтернативной модели, потому как очевидно, что введение представляющихся необходимыми эволюционных изменений сделает выбор единственной модели весьма затруднительным. Представляется, однако, что наши наблюдения позволяют с уверенностью исключить из рассмотрения стационарную модель». Иными словами, какая модель верна неизвестно, но модель стационарной Вселенной точно никуда не годится. Любопытно, что в перечне цитируемой литературы нет ни одной ссылки на статьи Хойла, как будто бы Райл полемизирует вовсе не с ним. Упоминание Райлом «эволюционных изменений», похоже, было прямым ответом на вызов Хойла в его парижском докладе: если покажете, что эволюционные изменения действительно были, то это «будет важным свидетельством против теории стационарной Вселенной».
Вскоре после опубликования этой статьи Райла произошло ещё одно событие, которое никак не способствовало налаживанию его отношений с Хойлом. Английская компания Mullard, щедро финансировавшая исследования по радиоастрономии в Кембридже, пригласила Фреда с женой принять участие в пресс-конференции, на которой Райл должен был доложить результаты своих новейших наблюдений. Фред согласился. Барбару усадили в первый ряд, а Хойл занял место на подиуме. Вместо краткого сообщения Райл прочёл длинный, очень подробный технический доклад, из которого следовал вывод о полном опровержении стационарной теории. Журналисты тут же накинулись на Хойла, требуя высказать своё мнение.
Фред был застигнут врасплох. Он-то полагал, что раз его позвали на это мероприятие, да ещё вместе с женой, то, видимо, Райл должен был убедиться в справедливости теории Хойла. Он даже готовил в уме галантный ответ победителя, принимающего шпагу поверженного противника, а тут такой поворот… Он понял, что его элементарно подставили. Возражать по существу, не будучи знакомым с последними данными (которые по обычаю Райла держались в строжайшем секрете до пресс-конференции), он не мог, а потому молча ушёл. Естественно, журналисты восприняли это, как признание своего поражения, и все газеты тут же оповестили о нём своих читателей.
Такое внимание газетчиков к сугубо научному спору не должно вызывать удивления, поскольку и Хойл, и Райл были известными личностями. Первый — благодаря своим прочитанным по радио лекциям, которые сразу сделали его знаменитостью, а второй потому, что ему удалось поймать сигналы первого советского искусственного спутника, запущенного 4 октября 1957 года, о чём также сразу же оповестили все газеты.
Фред был в бешенстве. Его дети приходили из школы в слезах, потому как над ними издевались одноклассники. Телефон звонил беспрерывно, но трубку снимала только Барбара и отказывалась соединять кого-либо с мужем. Газеты пестрели заголовками типа «Библия оказалась права», «Учёный подтвердил сотворение мира». Хойл не мог себе простить, что так глупо подставился. Он сожалел, что не обладал характером одного из своих австралийских коллег, который наверняка почуял бы неладное, явился бы на мероприятие с заряженным ружьём и, не колеблясь, пустил бы его в ход, увидев как с ним обошлись.
В те времена созывать пресс-конференцию, чтобы объявить о полученных научных результатах было не принято. Это теперь стало обычным делом сначала позвать журналистов, а потом обнародовать свои результаты в научном издании. Так что можно считать Райла одним из первооткрывателей такого метода публикации данных.
Даже Мартин Райл почувствовал, что это был перебор. Он позвонил Фреду и принёс свои извинения, сказав, что не ожидал такого поворота событий. Он якобы не знал о том, что заготовили организаторы пресс-конференции. Фред извинения принял, но урон ему был нанесён серьёзный. Среди физиков и астрономов возобладало мнение, что теория стационарной Вселенной окончательно опровергнута. Авторитет группы Райла среди астрономов был весьма высок, а теоретикам они не доверяли.
Астрономы теоретикам не доверяли, но всё же их опасались. Бонди вспоминал занятное высказывание одного из крупнейших астрономов того времени Отто Струве.
«Астрономы-наблюдатели с их впечатляющими инструментами подобны морякам, бороздящим океанские просторы на огромных боевых кораблях, тогда как теоретики, сидя в уютных домашних креслах, выдувают мыльные пузыри воображения. Редко, но бывает так, что пузырь сталкивается с боевым кораблём и тот, ко всеобщему остолбенению, идёт ко дну».[11]
Фред отнюдь не считал себя поверженным. Данные австралийской группы, которую он считал гораздо более компетентной, чем Кавендишских коллег, вроде бы подтверждали его правоту. Анализ последних полученных ими результатов показывал, что угол наклона кривой log N – log S был близок к предсказанной им величине –1.5, а не к гораздо большей по абсолютной величине группы Райла. Он продолжал размышлять над природой источников мощного космического радиоизлучения, и в 1963 году совместно с Фаулером опубликовал работу,[12] в которой анализировал эту природу, а заодно пришёл к важному выводу о возможном возрасте нашей Галактики. По расчётам Хойла и Фаулера выходило, что возраст Галактики лежит в пределах от 10 до 15 миллиардов лет. Отсюда следовало, что и Вселенная никак не может быть моложе. Любопытно, что эта работа вроде бы подтверждала конкурирующую теорию Большого взрыва, но таков был Хойл — его больше всего интересовал поиск истины, а не собственная правота.
В начале 1960-х годов радиоастрономы открыли новый вид необычных объектов, которые получили длинное название «квазизвёздных источников радиоизлучения». Из наблюдений следовало, что располагались они, судя по их огромному красному смещению, очень далеко, но, имея весьма небольшие линейные размеры, излучали в оптическом и радиодиапазоне сильнее, чем целые галактики. Было ясно, что знакомые механизмы ядерных реакций типа тех, что питают энергией звёзды, не могли обеспечить наблюдаемый выход энергии, а потому требовалось подыскать другой механизм. Хойл с Фаулером предприняли такую попытку в 1963 году, предположив, что выброс требуемого количества энергии мог происходить в результате гравитационного сжатия огромных масс в центрах галактик. Как позднее вспоминал Хойл,
«мы с Фаулером пришли к мысли собрать все звезды вместе в одно сверхтело, по массе в миллионы раз превышающее Солнце. Сейчас эта мысль кажется вполне очевидной, но у астрономов выработался психологический барьер, из-за которого не допускалась даже возможность существования звездоподобных тел с массой больше 50 масс Солнца. Необходимо было сломать этот барьер».[13]
Ломали они этот барьер весьма решительно:
«Мы закрываем глаза на то, что некоторые утверждают, будто такие объекты нестабильны и не могут существовать».[14]
Теория гравитационного сжатия (коллапса) произвела большое впечатление и активно обсуждалась на специально созванном в Далласе в декабре 1963 года симпозиуме. По просьбе участников симпозиума его посвятили памяти президента США Джона Кеннеди, убитого в том же Далласе месяцем раньше. Подробный отчёт о симпозиуме приведён в журнале Physics Today.[15] Участники пришли к выводу, что теория Хойла-Фаулера не может полностью объяснить природу этих таинственных источников мощнейшего излучения и выдвинули ряд своих гипотез, ни одна из которых, впрочем, тоже не могла достичь желаемого результата. Они лишь заключили, что эти источники не звёзды и не галактики, и, как выразился Джон Оппенгеймер, «всё что у нас есть — это куча данных и полная неразбериха». Но всё же симпозиум оставил своё место в науке — от него остались новый термин «квазар», как сокращение от «квазизвёздных источников радиоизлучения», а также внезапно пробудившийся интерес к приложениям общей теории относительности, в чём основная заслуга принадлежала Джону Арчибальду Уилеру. Теперь считается, что источником энергии квазаров являются сверхмассивные черные дыры, название которым дал Уилер.
Любопытно, что термин «квазар» довольно долго не обретал официального статуса. Хотя, впервые введённый в обиход в упомянутом выше отчёте о симпозиуме в Далласе, он вовсю применялся исследователями, пуристы отказывались использовать его в научных журналах. Лишь в 1970 году строгий редактор одного из ведущих астрономических изданий Astrophysical Journal С. Чандрасекар сдался:
«В нашем журнале использование термина “квазар” до сих пор не допускалось, однако теперь мы с сожалением вынуждены с ним согласиться».[16]
Большое внимание привлекла и другая работа Хойла — статья 1964 года, написанная в соавторстве с Р. Тэйлером и озаглавленная «Загадка наблюдаемой распространённости гелия в космическом пространстве».[17] Как мы видели, Фреду с коллегами удалось найти механизмы ядерных реакций, которые приводили к наблюдаемым распространённостям тяжёлых элементов в природе. Но ему не давала покоя проблема гелия. Распространённость этого элемента оказывалась гораздо большей, чем могло получиться в результате слияния ядер водорода — реакции, найденной Гансом Бете в качестве объяснения процесса «горения» звёзд. В ходе таких реакций гелий образовывался, но отнюдь не в тех количествах, которые наблюдались во Вселенной.
Все попытки объяснения «загадки распространённости гелия» в рамках его стационарной теории оканчивались неудачей. Хойл с Тэйлером были вынуждены признать, что либо Вселенная действительно имела начало, как то провозглашал Гамов с коллегами, либо во Вселенной гораздо больше массивных объектов (типа тех, которые он с Фаулером предполагали находящимися в центрах галактик), чем считалось ранее. Тэйлер придерживался первой точки зрения, а Хойл — второй. Многими эта статья была воспринята, как неявный отход от теории стационарной Вселенной. Скорее всего, это было не так, но следующий, 1965 год, принёс новый удар, с которым теории Хойла справиться было совсем не просто.
Главным событием 1965 года, и не только того года, но, пожалуй, главным событием за всю историю космологии стало экспериментальное обнаружение фонового микроволнового излучения, которое в нашей литературе с лёгкой руки И.С. Шкловского называется «реликтовым». Путь к этому открытию, выражаясь словами Эйнштейна, был «извилистым и неровным». Об истории этого открытия существует обширная литература,[18] а потому я расскажу о нём очень кратко, ссылаясь на первоисточники — свидетельства непосредственных участников и заинтересованных свидетелей тех событий полувековой с лишком давности.
В двух словах, значимость открытия реликтового излучения состояла в следующем. Если Вселенная возникла конечное время назад из состояния с очень высокой температурой и плотностью, а затем расширялась, то, используя некоторые параметры, одним из которых являлась плотность вещества во Вселенной, можно было предсказать наличие остаточного излучения в настоящее время и его температуру.
Выше уже упоминалось, что ещё в начале 1940-х годов канадский астроном Эндрю МакКеллар обнаружил в межзвёздном пространстве излучение с температурой около 3 K, но толкования ему не дал, и в разгар войны на эту публикацию никто не обратил внимания. В 1946 году американский астрофизик Роберт Дикке предсказал, что температура космической материи должна быть менее 20 K, но не связал её с фоновым излучением. C 1948 по 1956 год Гамов, а главным образом Альфер и Херман, на основе своей теории горячей расширяющейся Вселенной теоретически рассчитали и неоднократно публиковали свои оценки температуры излучения, оставшегося от Большого взрыва. Эти оценки в разное время колебались от 5 до 50 K, что не внушало особого доверия к таким результатам. Кроме того, теоретическая база для этих оценок многим представлялась весьма сомнительной. Скептическое отношение к их работам в конце концов заставило Альфера и Хермана бросить чистую науку и уйти работать в промышленность.
Слева направо: Г.А. Гамов, Р. Альфер, Р. Херман
И вдруг, в 1965 году было зарегистрировано излучение космического пространства и определена его температура, равная примерно 3 K, на три градуса выше абсолютного нуля. Обнаружили его совершенно случайно два американских специалиста по космической связи, сотрудники лаборатории фирмы Bell Арно Пензиас и Роберт Уилсон. К космологии они не имели никакого отношения, отлаживали свою рупорную антенну и никак не могли избавиться от «шума», от излучения, которое попадало в их антенну, куда бы в небо они её ни направляли.
А. Пензиас и Р. Уилсон на фоне своей рупорной антенны
Совсем рядом, в Принстоне, группа теоретиков во главе с уже упоминавшимся Дикке разрабатывала модель осциллирующей Вселенной, то есть Вселенной периодически переходящей от расширения к сжатию, и пришла к выводу, что в такой модели должно наблюдаться остаточное излучение. Они как раз собирались поискать такое излучение с помощью радиометра Дикке, как до них дошло известие об обнаружении подобного излучения Пензиасом и Уилсоном. Услышав об этом, Дикке воскликнул: «Ребята, нас обскакали».
В 1978 году Пензиасу и Уилсону (раньше его было принято называть Вильсоном) за это открытие была присуждена Нобелевская премия по физике. В своей Нобелевской речи[19] Уилсон рассказал о том, что произошло дальше.
«Мы договорились об одновременной публикации двух писем в Astrophysical Journal: одного из Принстона о теории[20] и другого из лабораторий Bell[21] о наших измерениях избытка антенной температуры. В нашем письме Арно и я не должны были касаться любого обсуждения космологической теории происхождения фонового излучения, поскольку мы не участвовали в этой работе. Однако мы считали, что результаты наших измерений не зависят от теории и представляют самостоятельный интерес. Тем не менее, нам было приятно, что тайна шума, появляющегося в нашей антенне, среди всех прочих объяснений может быть связана с таким важным космологическим явлением. Однако наше настроение в этот период можно было назвать осторожным оптимизмом».
Если Пензиас и Уилсон отнеслись к своему открытию, как подтверждению теории горячей Вселенной, с «осторожным оптимизмом», многие сочли его окончательным доказательством несостоятельности стационарной теории Хойла, поскольку из его теории наличие такого излучения прямо не следовало. Фред перенёс этот удар мужественно.
Здесь, пожалуй, уместно привести отрывки из его научно-популярной статьи 1981 года под заглавием «Большой взрыв в астрономии».[22]
«В 1956 году Джордж Гамов возил меня в своём роскошном белом кадиллаке и убеждал в том, что во Вселенной должно быть фоновое микроволновое излучение, а я, помню, возражал ему, что оно не может иметь ту высокую температуру, которая ему требовалась, поскольку наблюдения МакКеллара установили верхний предел этой температуры в 3 K. То ли потому, что кадиллак был уж очень комфортабельным, то ли потому, что Джордж настаивал на температуре, гораздо большей 3 K, тогда как я предпочитал температуру близкую к нулю, но мы оба упустили шанс сделать открытие, спустя девять лет выпавшее на долю Арно Пензиаса и Боба Уилсона. Не лучше я проявил себя и в 1961 году, обсуждая ту же проблему с Бобом Дикке. Как выразился Томми Голд, у меня не было предрасположенности к открытиям.
Принято считать, что стационарную теорию похоронило открытие фонового микроволнового излучения, но на самом деле её погубила психология. Томми Голд и Герман Бонди повсюду утверждали, что великим достоинством их варианта теории являются конкретные проверяемые наблюдениями предсказания. И вот, обнаруживается фоновое излучение, не предсказанное теорией. Это очень плохо для их теории. С моей же точки зрения, ситуация выглядела иначе. Я опасался, что открытие фонового излучения истолковывается неверно, противореча данным МакКеллара. Поначалу я вроде бы больше других знал о фоновом излучении, а потом допустил глупую промашку. Это на долгие годы выбило меня из колеи, и здесь снова дело в психологии».
Но так Хойл высказывался в 1981 году, через пятнадцать лет после обнаружения реликтового излучения, а как обстояло дело в 1965 году, сразу после сообщения об этом открытии? Ответ на этот вопрос даёт его статья «Последние события в космологии», опубликованная в выпуске Nature от 9 октября 1965 года.[23]
Прежде всего, обращает на себя внимание необычный стиль этой публикации — на четырёх убористых страницах нет ни одной формулы, что очень нетипично для Хойла. Вся публикация производит впечатление не столько чисто научной статьи, сколько размышления над общим состоянием дел в космологии, написанного для неспециалистов. Так оно и есть, потому как эта статья — изложение доклада, прочитанного Хойлом 6 сентября на ежегодном собрании Британской ассоциации содействия науке.
Начинает он с проблемы красного смещения.
«Из красного смещения следует, что расстояния между галактиками, измеренные, например, воображаемой линейкой, со временем возрастают. Немедленно возникает вопрос: означает ли это, что в прошлом Вселенная имела бóльшую плотность, чем сейчас?
Окончательный ответ на этот критически важный вопрос можно было бы в принципе получить, наблюдая состояние Вселенной в прошлом, и это возможно, поскольку скорость света конечна. Мы наблюдаем галактики не такими, как они есть сейчас, а такими, какими они были, когда испустили свет. От очень удалённых галактик свет идёт к нам миллиарды лет, а потому мы можем непосредственно наблюдать положение дел несколько миллиардов лет тому назад. Всё что требуется, опять-таки в принципе, это определить плотность галактик несколько миллиардов лет назад и сравнить её с их плотностью в нашем ближайшем окружении. Тогда вопрос был бы решён окончательно.
Райл с сотрудниками вместо галактик подсчитывали источники радиоизлучения и получили весьма определённые результаты. Трудность здесь, однако, состоит в том, что мы не очень представляем себе что же собственно подсчитывается. События последних двух лет, в особенности открытие квазаров, показывают, что ситуация не так проста, как казалось ранее. Да, имеются свидетельства того, что в прошлом Вселенная имела бóльшую плотность, чем сейчас, но прежде чем согласиться с таким результатом, нужно провести дополнительные исследования.
Если квазары действительно важны с точки зрения космологии, то можно сразу разрешить множество проблем. Представим себе объект заданной собственной яркости, который перемещается на всё большие расстояния. При этом происходят две вещи: его видимая яркость будет падать, а красное смещение — возрастать. Каждая космологическая теория задаёт для такой зависимости своё выражение, так что в принципе, если бы мы могли перемещать объект известной светимости, можно было бы определить, какая из теорий соответствует наблюдениям. К сожалению, перемещать такой объект невозможно, а потому астрономы вынуждены полагаться на наблюдения схожих объектов, находящихся на различных расстояниях. Но можем ли мы быть уверены, что эти объекты действительно похожи?»
Тут Хойл указывает на трудности определения спектров удалённых галактик, и указывает, что именно квазары могут дать необходимую информацию, но пока её недостаточно.
«В настоящее время красное смещение измерено для примерно пятнадцати квазаров. Различия в предсказаниях различных теорий для очень больших расстояний разнятся настолько, что при выборке в примерно сотню квазаров можно было бы уверенно судить о верности той или иной теории. Данные по пятнадцати квазарам, похоже, действительно указывают на то, что Вселенная расширялась из состояния с высокой плотностью, хотя статистический разброс результатов в этой малой выборке сравним по величине с самим эффектом».
Таким образом, Хойл готов согласиться с горячим происхождением Вселенной из сверхплотного состояния, если на то будут указывать данные по «космологическим» квазарам. Но он тут уже отмечает возможность выброса гораздо меньших и более слабых по светимости объектов в пределах нашей Галактики, у которых, вследствие очень высоких скоростей, наблюдалось бы такое же красное смещение, как и у очень удалённых объектов. «Можем ли мы быть уверены, что такая “локальная” интерпретация неверна?» — спрашивает он. И конечно же, утверждает, что не можем.
Однако после этого Хойл перечисляет три аргумента в пользу конкурирующей теории Большого взрыва: высокую распространённость гелия, открытие Пензиасом и Уилсоном фонового микроволнового излучения (о чём шла речь выше) и наличие спиральных туманностей. По поводу первых двух факторов у него ещё есть некоторые сомнения, но третий — спиральные галактики — по его мнению, является решающим аргументом в пользу горячей Вселенной. Такие галактики могли возникнуть только из очень плотного исходного состояния. Итак, прав не он, а его оппоненты.
И дальше он говорит:
«Я всегда противился такому выводу. Я полагаю неприемлемым обнаружение в лаборатории явлений, которые не только отвергают известные нам законы физики, но и отвергают все возможные законы физики вообще. С другой стороны, я полагаю возможным, что наши знания о законах физики неполны, потому как почти наверняка они неполны. Проблема таким образом состоит в том, как видоизменить законы физики с тем, чтобы не допустить фундаментальной сингулярности, или иными словами, как предотвратить коллапс физики.
Именно поэтому несколько лет назад мы предположили, что материя может порождаться постоянно. Идея заключалась в том, чтобы удерживать Вселенную в стационарном состоянии, при котором порождение материи компенсировало бы эффект расширения. В такой теории плотность Вселенной в прошлом была бы не выше, чем сейчас. Однако из приведенных мной выше данных, похоже, следует, что от этой идеи придётся отказаться, по крайней мере, в виде теории, получившей известность, как теория стационарной Вселенной».
Весть о том, что Хойл отказывается от своей теории тут же разнеслась по свету. В день выхода его статьи в Nature в номере от 9 октября 1965 года газета The Daily Telegraph сообщала:
«Профессор Кембриджского университета Фред Хойл сегодня отрёкся от своих взглядов, согласно которым Вселенная находится в стационарном состоянии. Он придерживался этих взглядов на протяжении последних двадцати лет».
Сам Фред позднее писал в автобиографии:
«Мы поставили на карту слишком многое. Мне, чтобы совладать с математикой, пришлось предположить, что материя порождается постоянно, а Бонди с Голдом взялись объяснить всё на свете, даже то, что происходит на гигантских расстояниях, исходя из того, что наблюдалось поблизости от нас, на расстояниях в десятки или сотни миллионов световых лет. Как выяснилось, оборонять такую позицию было очень сложно. Хотя лет пять, или чуть больше, мы продержались весьма успешно».
Примечания
[1] M. Ryle, The nature of the radio sources, Paris Symposium on Radio Astronomy, IAU Symposium no. 9 and URSI Symposium no. 1, held 30 July-6 August, 1958, Stanford University Press, 1959.
[2] T. Gold, F. Hoyle, Cosmic rays and radio waves as manifestations of a hot universe, Paris Symposium on Radio Astronomy, IAU Symposium no. 9 and URSI Symposium no. 1, held 30 July-6 August, 1958, Stanford University Press, 1959.
[3] F. Hoyle, The relation of radio astronomy to cosmology, Paris Symposium on Radio Astronomy, IAU Symposium no. 9 and URSI Symposium no. 1, held 30 July-6 August, 1958, Stanford University Press, 1959.
[4] F. Hoyle, Concluding lecture, Paris Symposium on Radio Astronomy, IAU Symposium no. 9 and URSI Symposium no. 1, held 30 July-6 August, 1958, Stanford University Press, 1959.
[5] F. Hoyle, Radio-source problems, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 120, 1960.
[6] Шкловский И.С., Пикельнер С.Б., По поводу статьи Ф. Хойла «Проблема источников радиоизлучения», Астрономический журнал, 38, 1, 1961.
[7] F. Hoyle, The Origin of the Solar Nebula, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 1, 1960.
[8] F. Hoyle, J.V. Narlikar, On the counting of radio sources in the steady-state cosmology, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 123, 1961.
[9] F. Hoyle, J.V. Narlikar, On the counting of radio sources in the steady-state cosmology, II, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 125, 1962.
[10] M. Ryle, R.W. Clark, An examination of the steady-state model in the light of some recent observations of radio sources, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 122, 1961.
[11] Interview with Dr. Hermann Bondi by David DeVorkin, 20 March 1978, http://www.aip.org/history/ohilist/4519.html
[12] F. Hoyle, W.A. Fowler, Nature of strong radio sources, Nature, no. 4867, 9 February, 1963.
[13] Ф. Хойл, Галактики, ядра, квазары, М. Мир, 1968.
[14] F. Hoyle, W. Fowler, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 125, 169, 1963.
[15] Hong-Yee Chiu, Gravitational collapse, Physics Today 17(5), 21, 1964.
[16] M. Schmidt, Ap. J., 162, 371, 1970.
[17] F. Hoyle, R. Tayler, The mystery of the cosmic helium abundance, Nature, vol. 203, 1108, 1964.
[18] См., например, П. Насельский, Д. Новиков, И. Новиков, Реликтовое излучение Вселенной, М. Наука, 2003; J. Peebles, L. Page Jr., B. Partridge, Finding the Big Bang, Cambridge University Press, 2009.
[19] Р. Вильсон, Космическое микроволновое фоновое излучение, УФН, том 129, вып. 4, декабрь 1979.
[20] R. Dicke, P.J. Peebles, P. Roll, D. Wilkinson, Cosmic blackbody radiation, Astrophys. J., 1965, v. 142, p. 414.
[21] A. Penzias, R. Wilson, A measurement of excess antenna temperature at 4080 Mc/s, Astrophys. J., 1965, v. 142, p. 420.
[22] F. Hoyle, The big bang in astronomy, New Scientist, 19 November 1981.
[23] F. Hoyle, Recent developments in cosmology, Nature, 208, 5006, p. 111, 1965.
Оригинал: https://7i.7iskusstv.com/y2023/nomer2/macarsky/
