Алистер Макграт - Кто изобрел Вселенную? Страсти по божественной частице в адронном коллайдере и другие истории о науке, вере и сотворении мира

Научное сообщество придерживалось примерно той же точки зрения по вопросу о вечности Вселенной до конца XIX века. Великий шведский физик Сванте Август Аррениус (1859–1927), в 1903 году получивший Нобелевскую премию по химии, написал бестселлер под названием « Worlds in the Making » («Миры в процессе сотворения», 1906). В этой книге он утверждал, что Вселенная бесконечна и повторяет саму себя без начала и конца; основанием для этого послужил недавно открытый принцип «неразрушимости энергии». Аррениус недвусмысленно заявил, что принципиально «убежден, что Вселенная, в сущности, всегда была такой, как сейчас. Вещество, энергия и жизнь лишь меняли форму и место в пространстве» [131] Svante Arrhenius , «Worlds in the Making: The Evolution of the Universe», New York: Harper, 1908, p. xiv. . Вещество и энергия вольны перемещаться по Вселенной, однако система в целом не меняется.

Статичное представление о Вселенной, допускавшее внутреннее движение энергии и вещества, но не предполагавшее ни возникновения, ни распада, было общепринято до конца Первой мировой войны. Религиозные представления о сотворении мира считались устаревшими мифологическими идеями, которые никак не совместимы с передовыми научными знаниями. Затем начали медленно, но верно накапливаться данные, предполагающие, что Вселенная вовсе не вечна, что у нее было начало. Это увлекательная история, и мы с ней сейчас познакомимся [132] См., например, Edward R. Harrison , «Cosmology: The Science of the Universe», 2 nd ed., Cambridge: Cambridge University Press, 2000; Helge Kragh , «Conceptions of Cosmos: From Myths to the Accelerating Universe: A History of Cosmology», Oxford: Oxford University Press, 2007. . Между 1900 и 1931 годами астрономы стали свидетелями трех переворотов в их представлениях о Вселенной.

Сначала общепринятая оценка размера нашей звездной системы увеличилась в десять раз, затем работы Эдвина Хаббла (1881–1953) привели к открытию, что помимо нашей галактики существуют и другие звездные системы, и, наконец, поведение внешних галактик показало, что Вселенная расширяется [133] Прекрасное исследование этой темы – Robert W. Smith , «The Expanding Universe: Astronomy’s “Great Debate”, 1900–1931», Cambridge: Cambridge University Press, 2010. . Принять идею расширения Вселенной оказалось в то время трудно, ведь из нее очевидно следовало, что Вселенная развилась из первоначального состояния очень высокой плотности. Выходит, у Вселенной было начало! Многие отчаянно сопротивлялись даже намеку на такое положение дел, иногда – из страха, что идея возникновения Вселенной может повлечь за собой религиозные последствия. В 1948 году Фред Хойл и его единомышленники разработали «теорию стационарной Вселенной», согласно которой Вселенная действительно расширяется, однако нельзя говорить, что у нее было начало. Чтобы заполнить пустоты, вызванные расширением Вселенной, постоянно создается вещество.

В шестидесятые годы прошлого века мнения начали радикально меняться, главным образом благодаря открытию фонового космического излучения. В 1965 году Арно Пензиас и Роберт Вильсон в «Лабораториях Белла» в Нью-Джерси работали над экспериментальной микроволновой антенной. У них возникли некоторые осложнения. Куда бы они ни направляли свою радиоантенну, у них постоянно ловилось назойливое фоновое шипение, от которого никак не удавалось избавиться. Поначалу Пензиас и Вильсон объяснили это явление тем, что на антенне гнездятся голуби. Но после насильственного выселения птиц-саботажниц шипение никуда не исчезло [134] Эта история рассказана в книге Jeremy Bernstein , «Three Degrees above Zero: Bell Laboratories in the Information Age», New York: Scribner’s, 1984. .

Вскоре ученые оценили все значение этого досадного фонового шипения. Оказалось, что это реликты Большого взрыва – первоначального стремительного расширения Вселенной, гипотезу о котором выдвинули еще в 1948 году Ральф Альфер и Роберт Герман. В сочетании с другими данными фоновое излучение стало решительным доводом в пользу идеи, что у Вселенной было начало, и существенно осложнило жизнь сторонникам конкурирующей стационарной модели.

С тех пор основные составляющие стандартной космологической модели были проработаны и прояснены, и теперь она пользуется широкой поддержкой научного сообщества. Споры по поводу отдельных деталей не утихают, однако в целом считается, что именно эта модель лучше всего соответствует данным наблюдений [135] Douglas Scott , «The Standard Cosmological Model», «Canadian Journal of Physics» 84, 2006, pp. 419–35. . Сейчас считается, что Вселенная возникла примерно 14 миллиардов лет назад и с тех пор расширяется и остывает. Два главных доказательства этой теории – фоновое микроволновое космическое излучение и относительная распространенность ядер легких элементов (водорода, дейтерия и гелия), которые синтезировались непосредственно после Большого взрыва [136] Об этом см. R. B. Partridge , «3K: The Cosmic Microwave Background Radiation», Cambridge: Cambridge University Press, 1995. . Эта модель влечет за собой необходимость признать исходное состояние Вселенной сингулярностью – уникальным событием, которое невозможно воспроизвести, а следовательно, никогда не удастся подвергнуть точному экспериментальному анализу, который, по мнению многих, неотъемлем от научного метода.