Сегодня Теория Большого взрыва является одной из наиболее проверенных, из-за чего считается основной объясняющей происхождение Вселенной. Но до середины 1960-х она не только не занимала лидирующие позиции, но и имела множество конкурирующих теорий, одна из которых, пожалуй, имела все шансы на то, чтобы занять позицию главенствующей.
Ни для кого не секрет, что Эйнштейн совершенно не хотел принимать тот факт, что Вселенная имеет начало и конец, из-за чего, введя в свои уравнения особый коэффициент, создающий «антитяготение», формально сделал Вселенную статичной.
На самом деле, у модели Эйнштейна было достаточно конкурентов, но нет смысла сейчас рассматривать их все, тем более, что большинство из них представляли из себя разве что математическую разминку для ума.
Ближе к концу 1920-х модель Большого взрыва начала получать свои первые подтверждения. Для начала Эдвин Хаббл доказал разбегание галактик. Затем бельгийский астрофизик Жорж Анри Леметр впервые опубликовал (а в дальнейшем уточнил и развил) модель Вселенной, образовавшейся в результате взрыва сверхплотной материи, расширяющейся в соответствии с уравнениями ОТО.
В итоге, космология нестационарной Вселенной получала всё больше подтверждений и сторонников. Правда, были и существенные проблемы. Разработанная тогда модель, путём получения численной величины константы из уравнения Хаббла, говорила о том, что Вселенной не более 2 млрд. лет, что противоречило и геологическим, и астрономическим данным. Да и процентный состав распределения химических элементов во Вселенной, согласно модели Леметра, противоречил всем фактическим данным.
К середине 1900-х годов Джордж Гамов и его аспирант Ральф Алфер разработали гораздо более реалистичную версию этой модели, в которой Вселенная родилась из взрыва гипотетического «первичного атома». В этой модели вещество «первичного атома» было нагрето до высоких температур и плотно упаковано в крохотном объёме.
Энрико Ферми и Энтони Туркевич довольно быстро подтвердили большинство расчётов Гамова и Алфера, дополнив их так, что они вполне совпадали с данными астрономических наблюдений. Тем не менее, проблема возраста Вселенной так и не была решена. К тому же, объяснив возникновение гелия, дейтерия и трития, эта модель Вселенной не смогла объяснить возникновение более тяжелых ядер.
Рождение конкурента
В то же самое время, в Англии трое замечательных ученых, Фред Хойл, Герман Бонди и Томас Голд, каждому из которых не было и 30 лет, работали над собственной моделью Вселенной.
Согласно легенде, к созданию новой модели их подтолкнул просмотр фильма ужасов (таковым он считался во всяком случае) «Мертвые в ночи», главный герой которого попал в замкнутую петлю событий, возвращавшую его в начальную точку.
Физики решили, что Вселенная может оказаться аналогом этого сюжета — одновременно изменяющейся и неизменной. Безумная, казалось бы, идея довольно быстро переросла в гипотезу, а в итоге, и в стройную теорию.
Учёные опубликовали свою модель, назвав публикацию «Новая модель расширяющейся Вселенной». В её основе лежали уравнения ОТО, дополненные гипотетическим «полем творения» (Creation field, С-поле), обладающим отрицательным давлением. К слову, инфляционные космологические теории содержат нечто подобное.
Новую модель стали называть «Космология стабильного состояния» (Steady State Cosmology). Согласно её постулатам, во Вселенной царило не только равноправие всех точек пространства, как у Эйнштейна, но и всех моментов времени. Если попытаться сказать просто, то Вселенная расширяется, не имея начала, так как всегда остаётся подобной самой себе, благодаря тому, что из «поля творения» постоянно рождается новое вещество с такой скоростью, что средняя плотность материи остается неизменной.
Согласно расчётам, для сохранения равновесия, в каждом кубометре пространства рождалась одна частица примерно каждые 300 тысяч лет, что снимало вопрос о возможности регистрации этого процесса, из-за отсутствия у человечества подобных инструментов. Что самое главное, отпадал вопрос возраста Вселенной, так как для этой модели его просто не существовало.
Проигранная битва
Теория взрывного происхождения Вселенной и её вечного существования довольно долго были конкурентами, пока, для начала, в 1955 году английский радиоастроном и будущий нобелевский лауреат Мартин Райл не обнаружил, что плотность слабых удалённых радиоисточников больше, чем тех, что находятся гораздо ближе к нам, хотя, согласно «Космологии стабильного состояния», их плотность должна быть примерно одинаковой.
Затем была уточнена постоянная Хаббла, благодаря чему «увеличился» возраст Вселенной, но, пожалуй, добила «Космологию стабильного состояния» фиксация в 1965 году Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном реликтового излучения, предсказанного Алфером и Германом, как свидетельство начала Вселенной с Большого взрыва.
Интересно, что Хойл, Бонди и Голд писали об ускоренном разлёте галактик в рамках своей теории, но, когда этот факт был зафиксирован в 1999 году, он спокойно вписался в уже главенствующую на тот момент в космологии Теорию Большого взрыва.
А как вы считаете, есть ли у Вселенной начало и конец, или она существует вечно?
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.
