Марио Ливио - От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной
Откуда же взялось столько противоречивых взглядов? Почему, собственно, Хойл так возражал против идеи Большого взрыва?
В годы Второй Мировой войны Хойлу пришлось работать в Управлении связи при Адмиралтействе в Уитли, в графстве Сюррей. Там он подружился с двумя младшими коллегами: уроженцем Австрии еврейского происхождения Германом Бонди и Томасом Голдом, которого все называли Томми. Оба бежали в Англию от нацистов. По иронии судьбы британское правительство до назначения на службу в военно-морское ведомство в Уитли интернировало и Бонди, и Голда как подозрительных иностранцев, поскольку оба были родом из Австрии.
Вот как Голд описывал первое впечатление, которое произвел на него Хойл: «Вид у него был какой-то странный, похоже, он не слушал, когда с ним говорили, а сильный северный акцент был совершенно не к месту». Однако Голд очень быстро переменил мнение.
«Кроме того, я обнаружил, что ошибался, когда считал, будто Хойл никого не слушает. На самом деле он слушал очень внимательно и обладал весьма цепкой памятью, как мне предстояло обнаружить впоследствии: частенько он помнил мои слова куда лучше меня самого. Мне кажется, он надевал эту маску не для того, чтобы сказать «Я вас не слушаю», а для того, чтобы дать понять: «Не пытайтесь повлиять на меня, свое мнение я сформулирую сам»[328].»
Когда эта троица – Хойл, Бонди и Голд – занимались на военной службе радарами, то в минуты досуга они говорили об астрофизике, и этот обмен мнениями после войны продолжился и перерос в сотрудничество[329]. В 1945 году все трое вернулись в Кембридж и до 1949 года каждый день проводили по нескольку часов вместе дома у Бонди. Именно в этот период они начали задумываться о космологии – изучении наблюдаемой Вселенной в целом, как единой сущности. Королевское астрономическое общество обратилось к Бонди с просьбой написать «ноту» – так тогда называли обзорные статьи, где вкратце излагалось положение дел в обширной отрасли знаний. Хойл предложил сделать темой статьи космологию[330], поскольку, по его мнению, «эту тему давно уже задвигают на второй план». Чтобы подготовиться и собраться с силами перед написанием статьи, Бонди погрузился в изучение существовавшей на тот момент литературы и числе прочего прочитал масштабную статью «Релятивистская космология» физика Говарда Перси Робертсона. Хойл уже был знаком с этой статьей, но решил просмотреть ее снова, поподробнее. И Хойл, и Бонди поняли, что в этой статье энциклопедического толка довольно-таки бесстрастно описывались разные гипотезы об эволюции космоса, однако никакого мнения не предлагалось. Хойл с присущим ему нонконформизмом тут же задумался: «А все ли он [Робертсон] охватил, не упустил ли чего-нибудь? Может быть, есть и другие варианты?» Между тем Голд углубился в философские аспекты эволюции Вселенной. Все это заложило основы теории стационарной Вселенной, которая и была выдвинута в 1948 году. Как мы вскоре обнаружим, эта теория была серьезной соперницей теории Большого взрыва на протяжении более чем полувека и лишь потом стала предметом жарких и зачастую ожесточенных споров.
Глава 9. Целую вечность без перемен?
Смелые идеи, неоправданные предвосхищения и спекулятивное мышление – вот наши единственные средства интерпретации природы, наш единственный органон, наш единственный инструмент ее понимания. И мы должны рисковать для того, чтобы выиграть. Те из нас, кто боится подвергнуть риску опровержения свои идеи, не участвуют в научной игре.
Карл Поппер(Пер. А. Никифорова)Самые влиятельные работы Фреда Хойла относятся к областям ядерной астрофизики и эволюции звезд. Однако большинство тех, кто помнит его по научно-популярным книгам и выдающимся радиопередачам, знают его как космолога и пропагандиста идеи стационарной Вселенной. Что же это значит – быть космологом?
Вопрос «Каково расстояние от Земли до ближайшей планеты» современную космологию не занимает. Даже вопрос более крупного масштаба, например, «Каково расстояние от Млечного Пути до соседней галактики», и то не предмет космологии. Космология изучает общие свойства наблюдаемой Вселенной в среднем – то, что получается, если усреднить все данные, которые получают наши самые мощные телескопы. Хотя галактики склонны собираться и в маленькие группы, и в крупные скопления, и те, и другие держит сила тяготения, и если мы возьмем достаточно крупный объем, Вселенная окажется очень однородной и изотопной. Иначе говоря, во Вселенной нет привилегированных мест и все примерно одинаково выглядит, куда ни посмотри. С точки зрения статистики любой космический куб со стороной 500 миллионов световых лет или больше с точки зрения содержимого будет выглядеть как все остальные такие же кубы, где бы они ни находились (один световой год – это расстояние, которое свет проходит за год, примерно 9 триллионов километров). И чем больше брать масштаб, тем точнее становится это приблизительное усреднение – вплоть до «горизонта» наших телескопов. Космология занимается именно теми вопросами, ответы на которые одинаковы, независимо от того, в какой галактике мы оказались или в какую сторону случайно направили телескоп.
Эйнштейн выдвинул идею крупномасштабной однородности и изотропии пространства еще в 1917 году, однако эта упрощающая поправка получила высокий статус фундаментального принципа благодаря статье английского астрофизика Эдуарда Артура Милна, вышедшей в 1933 году. Милн назвал свой принцип «расширенным принципом относительности»: согласно ему, «не только законы природы, но и события, происходящие в природе и само мироздание должны представляться наблюдателю одинаковыми, где бы он ни находился»[331]. Сегодня оговорка об однородности и изотопии называется космологическим принципом (этот термин ввел в обращение немецкий астроном Эрвин Финлей-Фройндлих), а самое сильное прямое доказательство его справедливости – «Отсвет Творения», реликтовое фоновое космическое микроволновое излучение. Реликтовое излучение – это отпечаток первобытного состояния Вселенной, когда она была горячей, плотной и непрозрачной. Это излучение идет отовсюду, и оно изотропно с точностью выше одной десятитысячной (по выражению астронома Боба Киршнера, «гораздо глаже, чем попка младенчика»). Кроме того, о высокой однородности свидетельствуют и исследования галактик на больших пространственных масштабах. Во всех исследованиях, которые охватывают такой большой кусок космического пространства, что его можно назвать «хорошим образцом», даже самые заметные и бросающиеся в глаза особенности космической структуры мельчают и сглаживаются.
Поскольку действенность космологического принципа для разных участков пространства доказана, естественно задаться вопросом, можно ли обобщить его и на время. То есть можно ли утверждать, что крупномасштабная структура Вселенной не меняется со временем и так же постоянны ее физические законы? Именно этот серьезный вопрос задали себе Хойл, Бонди и Голд в 1948 году. Как ни курьезно, подсказал его блистательной троице, вероятно, английский фильм ужасов «Глубокой ночью» (на илл. 24 приведен оригинальный плакат к фильму). Вот как описывал последовательность событий сам Хойл:
«В каком-то смысле теория стационарной Вселенной, можно сказать, зародилась тем вечером, когда мы с Бонди и Голдом в очередной раз зашли в кино в Кембридже… В нем [то есть в фильме «Глубокой ночью»] рассказаны четыре истории о потусторонних явлениях, на первый взгляд не связанные друг с другом, а соль заключалась в том, что конец четвертой истории неожиданным образом оказывался связан с началом первой и таким образом закладывалась основа для бесконечного цикла[332].»
Когда коллеги возвратились в Колледж Св. Троицы, Голд вдруг спросил: «А вдруг Вселенная как раз такая?» Он имел в виду, что Вселенная, вероятно, вовлечена в вечный цикл без начала и конца. Идея была, конечно, интересная и многообещающая – с одной оговоркой: она на первый взгляд противоречила открытию космолога Жоржа Леметра и астронома Эдвина Хаббла, по чьим данным стало известно, что Вселенная расширяется. Казалось бы, космическое расширение указывает скорее на линейную эволюцию, которая начинается с горячего и плотного состояния (Большого взрыва) и четко задает направление оси времени. Хойл, Бонди и Голд прекрасно знали об открытии Хаббла и Леметра, поскольку уже много раз говорили между собой и о нем самом, и о его возможных следствиях. В интервью, данном в 1978 году, Голд вспоминал об этих оживленных дискуссиях:
