Маркус дю Сотой - О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний

Эта обсерватория, построенная в 1937 г., выглядит как логово какого-нибудь злодея из фильма про Джеймса Бонда. Глядя на солнце, заходящее над снегом и ледниками, я готовился провести изумительный вечер за созерцанием звезд. Но у моего организма были другие планы. Я уже чувствовал сильное головокружение и некоторую дурноту. Я почти не мог есть. Когда на небе начали появляться первые звезды, на меня напала сильнейшая головная боль. Вскоре после этого меня вырвало. Когда пожилая немецкая пара сказала мне, что у меня налицо все симптомы горной болезни кроме одного, я внезапно понял, что никогда раньше не бывал на такой высоте.

– А какого симптома не хватает?

– Смерти.

Тогда-то я и понял, что моя мечта о жизни астронома-любителя вряд ли того стоит. Первым же поездом я вернулся на безопасную высоту, и все симптомы пропали. Приходилось смириться с тем, что я – житель долины Темзы, уроженец Лондона, и мой организм создан для наблюдения звезд при помощи телескопов, находящихся на более комфортной высоте, поближе к уровню моря. Но именно наблюдения, произведенные на некоторых из самых крупных телескопов, установленных высоко в горах всего мира, позволили обнаружить удивительный факт. В некоторый момент в будущем звезд, которые можно наблюдать, станет меньше: они постепенно выходят за пределы нашего горизонта видимости!

Когда мимо вас проезжает машина «скорой помощи» с включенной сиреной, ваше ухо ощущает сжатие звуковых волн во время ее приближения: это приводит к уменьшению длины волны, и звук сирены кажется более высоким, чем после того, как машина проедет мимо вас. Звуковые волны удаляющейся сирены растягиваются, увеличивая длину волны и понижая тон звука. Это явление известно под названием эффекта Доплера.

То же происходит и со светом. Если звезда удаляется от нас, испускаемый ею свет сдвигается в сторону больших длин волн и краснеет. Если же она движется к нам, свет сдвигается в сторону более коротких волн и становится синее. Уже выяснив, что наша Галактика – не единственная, а одна из многих, Эдвин Хаббл занялся в 1929 г. анализом света, приходящего из других галактик, чтобы узнать, как они движутся относительно нашей. К его удивлению, свет, приходящий от отдаленных звезд наблюдаемых им галактик, был неизменно сдвинут в красную часть спектра. Казалось, что к нам ничто не приближается. Другие галактики, по-видимому, разбегались от нас. Еще интереснее было то обстоятельство, что чем дальше от Солнца находилась та или иная звезда, тем большим был сдвиг ее длин волн. Хаббл не мог поверить, что Земля занимает во Вселенной такое особенное место. Он понял, что существует значительно лучшее объяснение: пространство расширяется одновременно во все стороны. Где бы ни находилась точка наблюдения, из нее всегда будет казаться, что от нее все удаляется. Пространство между нами и звездами растягивается. Галактики разлетаются под действием этого расширения пространства как листья на ветру.

Хотя открытие расширяющейся Вселенной часто приписывают Хабблу, оно было предсказано за два года до него священником-иезуитом Жоржем Леметром [75]. Леметр вывел идею о необходимости расширения Вселенной из уравнений гравитации Эйнштейна [76]. Когда Эйнштейн услышал о его гипотезе, он отверг ее, не стесняясь в выражениях: «Ваши вычисления, возможно, и правильны, но ваша физика ужасна». Эйнштейн был настолько уверен в неправоте Леметра, что в конце концов вставил в свои уравнения так называемую «космологическую постоянную», которая должна была обеспечить статичность Вселенной и таким образом выбить почву из-под предсказания Леметра.

То, что Леметр напечатал свою статью в малоизвестном бельгийском журнале, также не способствовало успеху его дела. Но когда наблюдения Хаббла дали результаты, подтверждающие идею расширяющейся Вселенной, Эйнштейн запел по-другому. Открытия Хаббла и Леметра были первым указанием на то, что Вселенная не столь статична, как считали Эйнштейн и многие другие ученые. Оказалось, что пространство растягивается.

Именно растяжение пространства увеличивает длины волн приходящего к нам света, причем чем большее расстояние проходит такой свет, тем в большей степени в конце концов удлиняются его волны. Таким образом, чем больше величина красного смещения, тем в большей степени было растянуто пройденное светом пространство и, следовательно, тем дальше от Земли находится его первоначальный источник.