Александр Шаров - Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла
Рис. 2. Диаграмма Хаббла - первая, построенная им зависимость между лучевыми скоростями галактик и их расстояниями (1929 г.)
Коэффициент пропорциональности в этой зависимости сам Хаббл обозначал буквой К. В дальнейшем в честь Хаббла его стали называть постоянной Хаббла и обозначать буквой Н. Первым, кто назвал пропорциональность красного смещения расстоянию галактик «зависимостью Хаббла» был, по-видимому, профессор Калифорнийского технологического института Ричард Толмен, известный теоретик, специалист по применению общей теории относительности в астрономии. Он сделал это в своей статье «Об астрономических применениях де Ситтеровского линейного элемента для Вселенной». В ней Толмен говорит о зависимости красное смещение — расстояние, как о хорошо установленном факте, относящемся к миру галактик. Любопытно, что статья Толмена датирована 25 февраля 1929 г., а работа Хаббла была опубликована только в выпуске журнала от 15 марта. Видимо Толмен уже знал о ней до опубликования. Удивляться этому не приходится—офис обсерватории Маунт Вилсон располагался в Пасадене, в том же городе, где и институт, и ученые хорошо знали друг друга.
Прошло несколько лет, и о зависимости скорость-расстояние Милн и другие писали уже как об известном всем законе Хаббла.
Как и о первом, о новом замечательном достижении Хаббла для всех, интересующихся наукой, у нас впервые на страницах популярного журнала рассказал тот же В. Мальцев. Но оригинальную работу Хаббла он явно не читал и его изложение довольно туманно.
В двадцатых числах июня на съезде Американского астрономического общества в Беркли Хаббл рассказал о попытке определить расстояние большого скопления галактик в созвездии Волосы Вероники. Здесь на площади в десяток лунных дисков находилась тысяча туманностей, ярчайшие из которых визуально наблюдались еще лет за 70 до Хаббла. Если принять для них оцененную Хабблом среднюю абсолютную величину, скопление оказывалось на расстоянии 16 миллионов парсеков, в семь раз дальше скопления в Деве. Свет от него шел до Земли 50 миллионов лет.
Весной 1929 г., преодолевая огромные трудности, Хьюмасон и Пиз измеряют лучевые скорости трех туманностей в Волосах Вероники. Эти туманности были уже намного слабее наблюдавшихся Хьюмасоном в Деве. С разбросом в 1200 км/с их скорости группировались к значению 7500 км/с.
Рессел, всегда живо откликавшийся на новости астрономии, в популярном журнале «Сайентифик америкэн» тогда писал: «Существование странного эффекта расстояния представляется подтвержденным. Если зависимость действует и дальше, то спектры должны стать совсем необычными. Можно сфотографировать туманность вдесятеро дальше хьюмасоновской [NGC 7619]. Тогда ее скорость достигнет 40 000 км/с и линия натрия из желтой сместится в красную часть спектра. «Что все это значит? Мир туманностей расширяется?» — спросит читатель. Наилучший ответ,— продолжал Рессел,— заключается в теории замечательного голландского астронома де Ситтера. Если туманности сперва были близки, то с начального момента они будут удаляться друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию, как на это и указывают исследования Хаббла. Однако признать теорию де Ситтера без оговорок преждевременно. Философски неприемлемо, чтобы все галактики прежде были вместе. На вопрос— «почему?» ответа мы не находим».
Наступило лето 1929 г. и Хаббл по обыкновению отправился на отдых в горы Сьерра-Невада, а когда вернулся, обнаружил у себя бандероль с очередным майским «Бюллетенем Астрономических институтов Нидерландов», со статьей де Ситтера «О звездных величинах, диаметрах и расстояниях внегалактических туманностей и их видимых лучевых скоростях». Это была подробная и основательная статья как раз о том, чем занимался Хаббл уже несколько месяцев. Но с наблюдательной точки зрения ничего нового она не содержала, да и не могла содержать. Новых лучевых скоростей у де Ситтера не было, звездные величины он брал из литературы. Лишь оценки расстояний де Ситтер комбинировал из данных Хаббла, только что опубликованных, Лундмарка — из работы 1927 г. и из небольшого числа других источников. Естественно, де Ситтер получил практически те же результаты, что и Хаббл. Пожалуй, единственное, что отличало их работы — стремление де Ситтера сразу же увидеть теоретические следствия расширения наблюдаемой Вселенной. Именно это вызвало интерес астронома-наблюдателя Хаббла, но поспешность теоретика явно задела его самолюбие и в письме де Ситтеру он вынужден был твердо заявить: «...в «Бюллетене» № 185 есть момент, к которому я решаюсь привлечь Ваше внимание. Возможность зависимости скорость — расстояние туманностей носилось в воздухе уже годами. Я полагаю, впервые упомянули о ней Вы. Но наша предварительная заметка в 1929 г. была первым представлением материала, когда разброс по сравнению с диапазоном расстояний оказался достаточно малым, чтоб зависимость установить стало возможно. Более того, в этой заметке мы объявили программу с целью проверки зависимости на больших расстояниях, используя всю мощь 100-дюймовика. Работа очень трудна, но мы испытываем удовлетворение, поскольку результаты неизменно подтверждают первоначальную зависимость. По этим причинам - я считаю зависимость скорость — расстояние, ее формулировку, проверку и подтверждение маунтвилсоновским достижением и глубоко заинтересован в ее признании как таковой... Мы всегда предполагали, что когда -опубликованы предварительные результаты и объявлена программа их дальнейшей проверки, первое обсуждение новых данных естественно принадлежит тем, кто действительно выполнил работу. Должны ли мы сделать вывод, что Вы не придерживаетесь подобной этики, что нам следует хранить наши наблюдения в секрете? Конечно, здесь некое недоразумение». Де Ситтер был несколько задет тоном письма Хаббла, но в дальнейшем их переписка оставалась дружественной. Правоту Хаббла де Ситтер полностью признал.
Теоретическая интерпретация открытия Хаббла в рамках модели де Ситтера встречала очевидные трудности, так как модель предполагала пренебрежимо малую среднюю плотность вещества во Вселенной. Распределение же галактик в пространстве показывало, что плотность отнюдь не мала. В это время Леметр написал Эддингтону письмо с напоминанием о своей работе 1927 г. о расширении Вселенной с конечной (не пренебрежимой) средней плотностью вещества. Эддингтон сразу же увидел, что модель Леметра дает теоретическое объяснение выводов Хаббла. Он сообщил об этом де Ситтеру и оба знаменитых теоретика горячо приветствовали работу Леметра. Фридмана в это время уже не было в живых и о его пионерских и исчерпывающих работах, к сожалению, не вспомнили. Так получилось, что Леметр был провозглашен «Отцом теории расширяющейся Вселенной». Фортуна ему улыбнулась. Только спустя многие годы приоритет Фридмана стал постепенно восстанавливаться и в настоящее время общепризнан. Вспомним в связи с этим еще раз Эйнштейна. В 1931 г. о теории расширяющейся Вселенной он писал так: «Первым... на этот путь вступил Фридман». А в 1945 г. Эйнштейн добавил: «Последующее представляет собой не что иное, как изложение идеи Фридмана».
