Брайан Китинг - Гонка за Нобелем. История о космологии, амбициях и высшей научной награде

Хойл, работавший с Бербиджем, понимал, что стационарная космологическая модель требует серьезного пересмотра. Первая проблема заключалась в неизменности стационарного состояния. Название тоже нуждалось в пересмотре. Они переименовали модель в космологию квазистационарного состояния. Но что означает «квази»?

Если модель стационарного состояния «начиналась» без какого-либо начала вообще, с постулата, что Вселенная вечна и непрерывно рождает материю и антиматерию в соотношении, необходимом, чтобы сохранить всю схему Понци [20], то новая Вселенная Хойла и Бербиджа была циклической, заново рождающейся после каждого цикла. Хотя такое состояние нельзя было назвать действительно стационарным, циклы были чрезвычайно длинными: 500 млрд лет плюс-минус несколько миллиардов. Благодаря таким непостижимо огромным временны́м рамкам — в 100 раз больше возраста Солнца — эта модель сохраняла лучшие свойства модели стационарного состояния, например механизм звездного нуклеосинтеза, объяснявший образование тяжелых элементов во Вселенной, тогда как именно этого особенно не хватало модели Большого взрыва {4} .

Хойл и Бербидж рассчитали, что «энергия, высвобождаемая в ходе синтеза космического гелия из водорода, почти точно совпадает с энергией, содержащейся в космическом микроволновом фоновом излучении» {5} . Однако то, что они могли объяснить точное количество энергии, возникающей в процессе нуклеосинтеза, еще не означало, что они могли объяснить, почему реликтовое излучение имело именно ту температуру, которую называли Пензиас и Уилсон. Почему именно 2,7 кельвина? {6} Хойл задал этот вопрос сторонникам модели Большого взрыва и не получил ответа. Хойл объяснил, что их предпочтение теории Большого взрыва, как это часто бывает, результат склонности к подтверждению своей точки зрения. Они поступают как студенты, которые в погоне за хорошей оценкой подгоняют расчеты под правильный ответ. «Если бы измерения показали температуру 27 кельвинов вместо 2,7 кельвина, — написал он, — тогда их модель объяснила бы 27 кельвинов. Или 0,27 кельвина. Или любую другую величину» {7} . Температура 2,7 кельвина не была предсказанием , вытекающим из модели Большого взрыва, но свободным параметром , который требовал дополнительных наблюдений.

Хойл рассматривал реликтовое излучение как возможность, а не как вызов. Он был уверен, что, в отличие от модели Большого взрыва, его модель позволит предсказать температуру космического фона в 2,7 кельвина исходя из основных принципов. Чтобы это сделать, он и его коллеги обратились за помощью к самой скромной субстанции во Вселенной — к пыли.

Как гласит поговорка, если все, что у вас есть, — молоток, вы повсюду будете видеть гвозди. Гвоздями Хойла были звезды. Он понимал их, как никто другой. Чтобы возродить свою обновленную модель стационарного состояния буквально из пепла и таким образом продолжить четвертый раунд Великих дебатов, Хойл использовал обнаруженное им и Бербиджем совпадение: что создаваемая звездами энергия равна энергии черного тела с температурой 2,7 кельвина. Проблема была в том, что, как это хорошо видно на примере Солнца, звездный свет не находится в микроволновой части электромагнитного спектра. Звезды излучают преимущественно видимый свет. Поэтому Хойлу и Бербиджу нужно было каким-то образом преобразовать видимый свет звезд в микроволновое излучение, чтобы объяснить сделанное Пензиасом и Уилсоном открытие.

Хойл постулировал, что космическое микроволновое фоновое излучение не реликт Большого взрыва, а результат трансформации обычного видимого звездного света при взаимодействии с космической пылью. Пыль, рассевающая звездный свет в небытии космоса, как писал Руми.

К 1960-м годам уже было известно, что, поскольку пыль рассеивает свет коротковолнового диапазона (например, синий) гораздо сильнее, чем длинноволновый свет (такой как красный), попадающий на телескопы свет выглядит намного краснее, чем в момент излучения {8} . Вы можете наблюдать это явление на закате, когда желтое днем Солнце вдруг начинает пылать алым цветом. Разумеется, дело не в самом Солнце — оно излучает все те же 5500 кельвинов. Вечерний свет кажется таким красным, так как проходит через атмосферу гораздо большее расстояние от горизонта до ваших глаз и по пути сталкивается с бóльшим количеством атмосферной пыли, чем в полдень (рис. 22).