Ошеломляющая Вселенная

Что объясняется теорией «Большого взрыва», а что нет

КАЖДОЕ утро — это чудо. Водород в недрах утреннего солнца при температуре в миллионы градусов превращается в гелий. Гамма и X излучения с невероятной силой пробиваются сквозь слои атмосферы от солнечного ядра. Если бы Солнце было прозрачным, эти лучи прорвались бы на поверхность за считанные секунды. Но они начинают перепрыгивать от одного плотно скомпанованного атома солнечной «изоляции» к другому, теряя при этом энергию. Проходят дни, недели, столетия. Спустя тысячелетия эта, некогда смертоносная, радиация наконец исходит от поверхности Солнца в виде ласкающего потока золотых лучей, которые уже не опасны, а как раз таковы, чтобы окутывать землю своим теплом.

И каждая ночь — тоже чудо. Другие солнца мерцают для нас сквозь необъятные просторы нашей Галактики. Они разных цветов, размеров, температур и плотностей. Некоторые сверхгиганты так огромны, что если заменить таким наше Солнце, то останки нашей планеты скроются под поверхностью этой сверхзвезды. Есть и маленькие звезды, белые карлики, они меньше нашей Земли, но такие же тяжелые, как Солнце. Некоторые будут себе спокойно жить-поживать еще миллиарды лет. Другие находятся накануне взрыва сверхновой звезды, и этим они закончат свое существование, затмив на короткое время галактики.

В древности в воображении людей Вселенная представлялась либо в виде морских чудовищ и воинствующих богов, либо в виде драконов, черепах и слонов, либо в виде цветка лотоса и спящих богов. Позднее, в так называемый век разума, богов вытеснили открытия «магических» исчислений и законов Ньютона. В наш век никто не верит древним сказаниям и легендам. Дети этого атомного века своей моделью творения выбрали не морское чудовище, не ньютоновскую «механику», а всеобъемлющий символ XX столетия — бомбу. Взрыв — их «творец». И этот космический взрыв они назвали «Большим взрывом».

Что «объясняется» теорией «Большого взрыва»

Самая популярная среди этого поколения версия о происхождении такова: 15—20 миллиардов лет назад не существовало ни Вселенной, ни пустого пространства. Не было ни времени, ни материи — ничего, кроме сверхплотной сверхмалой точки, названной сингулярностью, которая взорвалась и превратилась в современную Вселенную. Этот взрыв происходил за короткий промежуток времени, мельчайшую долю секунды, в которую зародыш Вселенной рос, или расширялся, намного быстрее скорости света.

В считанные минуты после «Большого взрыва» во всей Вселенной произошел ядерный синтез, давший начало подсчитанным сегодня концентрациям водорода и гелия, а также какому-то количеству лития в космическом пространстве. Примерно через 300 000 лет температура горящего шара Вселенной стала немного ниже температуры поверхности Солнца, что позволило электронам удерживаться на орбитах атомов и произвело лучи фотонов, то есть света. Этот первичный свет можно измерить и сегодня, хотя он стал намного холодней, потому что частота реликтового излучения указывает на температуру 2,7 Кельвинаa. Конечно же, это открытие реликтового излучения в 1964—1965 годах убедило многих ученых в том, что теория «Большого взрыва» похожа на правду. Утверждают, что эта теория также объясняет, почему предполагают, что Вселенная расширяется во всех направлениях, и находящиеся на невообразимых расстояниях галактики, по-видимому, удаляются от нас и друг от друга с огромной скоростью.

Если так много, по-видимому, можно объяснить теорией «Большого взрыва», чего же в ней сомневаться? Дело в том, что еще многому она не дает объяснения. Например, у древнего астронома Птолемея была теория, что Солнце и планеты вращаются вокруг Земли по большим орбитам, двигаясь одновременно по вспомогательным кольцам, названным эпициклами. Казалось, что теория объясняла движение планет. Столетиями астрономы собирали все больше и больше сведений, и в космологию Птолемея к уже имеющимся эпициклам постоянно приходилось добавлять дополнительные и «истолковывать» новые сведения. Но это не означало, что теория была верной. В конечном счете набралось слишком много данных, чтобы подогнать их под эту теорию; к тому же другие теории — например, идея Коперника, что Земля вращается вокруг Солнца,— объясняли все лучше и проще. Вряд ли сегодня отыщется птолемеевский астроном!

Профессор Фред Хойл сравнил старания птолемеевских астрономов отстоять свою теорию, которая становится все менее правдоподобной перед новыми открытиями, с сегодняшними попытками верящих в «Большой взрыв» удержать свою теорию на плаву. В своей книге «Разумная Вселенная» («The Intelligent Universe») он писал: «Главным образом исследователи пытаются заделать бреши в теории „Большого взрыва“, развивая идею, которая становится все более сложной и громоздкой». После напоминания о безнадежных попытках спасти птолемеевскую теорию с помощью эпициклов, Хойл продолжил: «Я вряд ли ошибусь, если скажу, что в итоге теория „Большого взрыва“ становится все более туманной и расплывчатой. Как я уже говорил, когда против теории выстраивается ряд фактов, опыт показывает, что она вряд ли устоит» (страница 186).

В журнале «Нью сайентист» от 22/29 декабря 1990 года отражены те же мысли: «Птолемеевский метод хорошо применяется к... космической модели „Большого взрыва“». Затем в этом журнале спрашивается: «Как нам достичь истинного прогресса в физике элементарных частиц и космологии? [...] Нам нужно больше честности и прямоты, что касается чисто спекулятивного характера некоторых гипотез, которыми мы так дорожим». Новые открытия сыплются сейчас, как из рога изобилия.

Вопросы, на которые не отвечает теория «Большого взрыва»

Главным ударом по теории «Большого взрыва» были данные, полученные астрономами, которые производят наблюдения через исправленную оптику космического телескопа «Хаббл», используемого для измерения расстояний до других галактик. Новые сведения заставили теоретиков призадуматься!

Уэнди Фридман вместе с другими астрономами недавно воспользовалась космическим телескопом «Хаббл», чтобы измерить расстояние до галактики в созвездии Дева, и эти измерения показали, что Вселенная расширяется быстрее, а значит, она моложе, чем думали раньше. По сути, исчисления «показали, что возраст Вселенной не больше восьми миллиардов лет», как сообщается в июньском номере журнала «Сайентифик америкэн». Хотя кажется, что восемь миллиардов лет — очень много времени, но это лишь приблизительно половина возраста, который недавно давали Вселенной. Это создает особую трудность, поскольку, как отмечается в этом сообщении, «другие данные указывают, что некоторым звездам не меньше 14 миллиардов лет». Если данные Фридман верны, то те древние звезды окажутся старше самого «Большого взрыва»!

Еще один удар по теории «Большого взрыва» — убедительное доказательство существования во Вселенной «пузырей» размером в 100 миллионов световых лет, снаружи которых размещаются галактики, а внутри — пустота. Маргарет Геллер, Джон Хакра и другие в Гарвард-Смитсоновской астрофизической обсерватории обнаружили то, что они назвали Великой галактической стеной, протяженностью около 500 миллионов световых лет, пролегающую через северное небо. Другая группа астрономов, которая стала известна как «семь самураев», нашла доказательство существования другого космического скопления, которое они назвали Великий магнит, расположенное неподалеку от южных созвездий Гидра и Центавр. Астрономы Марк Постман и Тод Лауэр считают, что вне созвездия Орион должно лежать нечто намного большее, заставляющее сотни галактик, включая нашу, двигаться в определенном направлении, как плоты по «космической реке».

Все это строение — сплошная головоломка. Космологи говорят, что, судя по якобы оставленному реликтовому измучению, «Большой взрыв» был поразительно спокойным и ровным. Как такое спокойное начало могло привести к таким массивным и сложным структурам? «Множество открытых за последнее время стен и магнитов делает еще более трудной загадку, как такое строение могло образоваться за 15 миллиардов лет существования Вселенной»,— признает «Сайентифик америкэн», и задача становится еще более сложной, если учесть, что по подсчетам Фридман и других, Вселенная значительно моложе.

«Упущены несколько фундаментальных звеньев»

Составленные Маргарет Геллер трехмерные карты тысяч держащихся вместе, переплетенных между собой и постоянно меняющихся скоплений галактик изменили представление ученых о Вселенной. Она не берется истолковывать то, что видит. Похоже, что одной лишь гравитацией ее «Великую стену» не объяснить. «Мне часто кажется, что в наших стремлениях постичь это строение упущены несколько фундаментальных звеньев»,— признается она.

Маргарет Геллер высказывает свои дальнейшие опасения: «Мы понятия не имеем, как втиснуть огромное строение в рамки теории „Большого взрыва“». Слишком трудно полностью объяснить строение космоса на основании последнего составления небесной карты, это больше похоже на попытки изобразить всю Землю на основании осмотра Род-Айленда (США). Геллер продолжает: «Когда-нибудь может оказаться, что мы неправильно составляем эти кубики, и если так случится, мы уж точно будем удивляться, как же мы раньше не догадались».

Это ведет к наиважнейшему вопросу: что могло бы послужить причиной самого «Большого взрыва»? Даже Андрей Линдэ, один из основателей очень популярной инфляционной гипотезы в теории «Большого взрыва», признается, что общепринятая теория не отвечает на этот фундаментальный вопрос. «Первая и главная проблема — в самом существовании „Большого взрыва“,— говорит он.— Можно спросить: а что же было прежде? Если не было пространства и времени, как могло все появиться из ничего? [...] Объясняя эту первичную сингулярность — где и когда все началось — этот вопрос все же остается крепким орешком современной космологии».

Недавно в одной статье журнала «Дискавер» был сделан вывод, что «ни один здравомыслящий космолог не назвал бы теорию „Большого взрыва“ доказанной».

Давайте сейчас выйдем из дома и задумаемся над великолепием и загадочностью звездного неба.

[Сноска]

[Рамка, страница 5]

Световой год — космическая единица

Вселенная так необъятна, что измерять ее милями или километрами — все равно что измерять расстояние от Лондона до Токио в микронах. Более общепринятой единицей измерения считают световой год — расстояние, которое свет проходит за один год, равное приблизительно 9 460 000 000 000 километрам. Поскольку свет — самое быстрое, что есть во Вселенной — всего лишь за 1,3 секунды долетает до Луны и примерно за 8 минут до Солнца, то световой год кажется в самый раз!