Большой взрыв в научном семействе
Первооткрывателю реликтового космического излучения Роберту Вильсону – 75.
Солнце, которое мы видим, – весточка из прошлого: разделяющие нас 150 млн километров свет проходит более чем за 8 минут. Астрофизики подсчитали, что этот самый луч продирался из недр звезды к ее поверхности около миллиона лет, постоянно натыкаясь на вещество звездной плазмы. Нам трудно представить себе внутренний мир Солнца со столь высокой плотностью, что свет и вещество оказываются фактически сцепленными, образуя единое целое. А именно на такую «кашу», вероятно, походила наша Вселенная на заре мироздания. Продолжая расширяться и охлаждаться, она остыла ниже критической температуры в 2700—3000 градусов – в этот момент электроны с протонами начали массово соединяться в атомы водорода и перестали мешать фотонам свободно распространяться в пространстве, как это и полагается порядочному свету.
Так этот процесс видят теоретики, сторонники горячей теории Большого взрыва. И могут точно просчитать все параметры вплоть до температуры, которую вырвавшийся на свободу свет должен иметь сегодня, по прошествии 15 млрд лет. Это остаточное, или реликтовое, космическое излучение должно остыть где-то до 10 градусов Кельвина. Но в том-то и дело, что в физике теория часто опережает практику, и именно эксперимент зачастую расставляет над «і» долгожданные точки.
Обнаружение реликтового космического излучения Робертом Вильсоном и Арно Пензиасом в 1964 году стало, по мнению большинства физиков, открытием века – оно позволило космологии выйти из дебрей непроверяемых дискуссий. Тем не менее вручение двум молодым радиоастрономам Нобелевской премии 1978 года оставило после себя атмосферу неловкости и недосказанности. По утверждению одного из историков науки, награжденные «не знали о нем, не понимали его сути и даже не искали». Чтобы восстановить ход событий, необходимо вернуться в прошлое – не столь далекое, как времена сцепления света и вещества, но не менее туманное.
Истоки теоретической космологии заложил в 1816 году Альберт Эйнштейн. Решая уравнения общей теории относительности, он получил так называемую статическую модель Вселенной. Правда, чтобы объяснить, почему она не сжимается, ему пришлось выдумать «антигравитацию» – силу, растущую по мере удаления масс друг от друга. В начале 1920-х годов блестящий русский ученый Александр Фридман показал, что уравнения Эйнштейна могут быть решены и без всяких сомнительных допущений. Поначалу Эйнштейн встретил фридмановскую модель расширяющейся Вселенной в штыки, однако когда факт расширения был подтвержден экспериментально, признал антигравитацию «самой большой ошибкой своей жизни». В 1940-е годы Георгий Гамов развил горячую теорию Большого взрыва и предсказал существование реликтового излучения, близкого по спектру к излучению абсолютно черного тела. Попытку соединить теорию с практикой и поймать следы Большого взрыва предприняла в начале 1960-х группа физиков из Принстонского университета во главе с Робертом Дикке. Их установка была уже почти готова, когда, подняв трубку в своей лаборатории, ученый услышал робкий голос: «Это Арно Пензиас из фирмы Bell Laboratotues. Нужна ваша консультация». То, что услышал Дикке, повергло его в шок.
Оказалось, что два молодых радиоастронома в соседнем городке Холмдел уже год как, сами того не подозревая, обнаружили реликтовое космическое излучение. Обязанностью Вильсона и Пензиаса было обслуживание сверхмощной радиоантенны для навигации спутника «Эхо». В свободное же время друзья пытались поймать излучение Млечного Пути. Они протестировали антенну в заведомо молчащем, по их мнению, диапазоне – 7,35 см. Антенна оказалась «неисправной» – постоянно ловила какой-то слабый сигнал. Следующий год они потратили на бесплодные попытки устранить помехи – вплоть до того, что счищали с оборудования следы голубиного помета. Отчаявшись, обратились к Дикке.
Вот так и получилось, что в «Астрономическом журнале» вышли сразу две статьи: Вильсона и Пензиаса – о факте обнаружения «новых старых волн» и Дикке с учениками – о теоретической стороне проблемы. Принстонские теоретики почему-то не упомянули о вкладе Гамова, тот обиделся, и в научной среде разгорелся скандал, из-за чего Нобелевский комитет обошел всех причастных к нему физиков вниманием – премия досталась простым радиоинженерам. Простым, да не совсем: ведь случай, как подметил Луи Пастер, помогает только подготовленному уму.
