Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности - Педро Феррейра

К разочарованию Леметра, ведущие теоретики в области релятивизма, в том числе его бывший консультант Эддингтон, его статью полностью проигнорировали. Когда в том же году Леметр на одной из конференций встретил Эйнштейна, последний не высказал никакой заинтересованности и только любезно указал, что работа Леметра всего лишь воспроизводит открытие Александра Фридмана. Признавая корректность вычислений Фридмана, Эйнштейн считал странную расширяющуюся Вселенную математическим курьезом, не имеющим отношения к реальной Вселенной, которая, по его мнению, была статичной. Оценку работы Леметра он завершил уничижительным замечанием: «Ваши вычисления правильны, но ваше понимание физики отвратительно». После этого, по крайней мере на некоторое время, Вселенная Леметра была забыта.

Эдвина Хаббла куда больше уважали за его умение улаживать проблемы, чем за личное обаяние. Он учился в Чикагском университете, где, как он утверждал, стал чемпионом по боксу. Затем как стипендиат Родса он провел несколько лет в Оксфорде, подцепив там раздражающе искусственный британский акцент, с которым говорил до конца своих дней. Свои напыщенные манеры он довершал твидовым костюмом и трубкой — обязательными атрибутами английского эсквайра. После Оксфорда Хаббл, подобно Фридману с Леметром, участвовал в Первой мировой войне, но сразу после ее окончания добился успеха в профессиональной сфере.

В конце 1920-х годов люди обратили внимание на работы Хаббла, потому что несколькими годами ранее он натолкнулся на золотую жилу. В начале XX века было известно, что мы живем внутри огромного водоворота звезд, из которого состоит наша галактика. Это так называемый Млечный путь. Со временем у астрономов возник вопрос: а является ли Млечный путь единственной галактикой, одиноким островком в пустом пространстве или же в космосе существует множество галактик? При взгляде на небо легко заметить слабые таинственные световые пятна, те самые туманности, которые измерял Слайфер. Являются ли они развивающимися звездами Млечного пути или же это удаленные галактики в процессе становления? Второе означало, что Млечный путь — всего лишь одна из множества галактик.

Ответ на этот вопрос Хаббл нашел в процессе измерения расстояния до туманности Андромеды. Он понял, что в качестве опорных точек может воспользоваться очень яркими звездами, известными как цефеиды. Определив, насколько светимость цефеид в туманности Андромеды меньше светимости более близких звезд, он смог выяснить расстояние до этой туманности. Чем более тусклой выглядит звезда, тем дальше она должна находиться. Полученное Хабблом расстояние до Андромеды было громадным — почти миллион световых лет, что в пять или даже в десять раз превышало оценочное расстояние до Млечного пути. Значит, туманность Андромеды не могла быть частью Млечного пути, поскольку находилась слишком далеко. Напрашивалось естественное объяснение: это всего лишь еще одна галактика. И если оно было верным для Андромеды, оно могло оказаться верным и для множества остальных туманностей. Так в 1925 году единственный эксперимент Хаббла сильно увеличил размер Вселенной.

В 1927 году Хаббл принял участие во встрече Международного союза астрономов в Голландии. Он знал, какой шум поднял сделанный де Ситтером, Эддингтоном и Вейлем прогноз о наличии красного смещения в туманности и познакомился с измерениями Слайфера, которые можно было трактовать как первый намек на наличие данного эффекта. Опубликованная в 1924 году статья Лундмарка, в которой делалась попытка показать соотношение между скоростями и расстоянием, предшествовала проделанным Хабблом измерениям расстояния до Андромеды и была встречена скептически. Аббат Леметр использовал данные Хаббла в своей работе 1927 года, но она была опубликована в малоизвестном бельгийском журнале на французском языке, поэтому никто ее не читал. Хаббл увидел возможность включиться в процесс и самостоятельно открыть эффект де Ситтера, проигнорировав все предшествующие попытки и позиционировав себя как первооткрывателя.

Для этого он заручился поддержкой Милтона Хьюмасона, сотрудника обсерватории Маунт-Вилсон. Ночь за ночью Хьюмасон настраивал призмы телескопа, установленного в калифорнийских горах над Пасаденой, и снимал спектры. Это была неблагодарная работа. Под куполом было холодно и темно, а от железного пола у Хьюмасона немели и начинали ныть ноги. Болела спина, ведь смотреть в окуляр, пытаясь обнаружить спектральные линии выбранных туманностей, приходилось в неудобной позе. Он знал, что должен превзойти Слайфера, и поэтому рассматривал совсем тусклые туманности. Чем слабее было их свечение, тем дальше они могли находиться. Но инструмент, которым он пользовался, не был предназначен для подобной работы. Получение одного спектра занимало от двух до трех дней, в то время как другие телескопы позволяли делать то же самое за несколько часов.

Пока Хьюмасон искал красные смещения, Хаббл сосредоточился на определении расстояний. Он измерял испускаемое каждой туманностью количество света и сравнивал результаты с расстоянием до туманности Андромеды. Это позволило примерно представить, насколько далеко от Земли находятся рассматриваемые объекты. Полученные данные объединялись с измеренным Слайфером и Хьюмасоном красным смещением в поисках линейной зависимости между двумя параметрами, однозначно указывающей на эффект де Ситтера.

К январю 1929 года Хаббл и Хьюмасон собрали данные о красном смещении сорока шести туманностей. Хаббл определил расстояние до тех двадцати четырех из них, которые располагались ближе всего и красное смещение которых измерял Слайфер. Был построен график: по оси х откладывались расстояния, а по оси у — скорости перемещения, определенные путем измерения красного смещения. Разброс получился достаточно большим, но график выглядел лучше предыдущих, полученных Лундмарком и Леметром, и явно указывал на тенденцию: чем дальше находилась туманность, тем сильнее было красное смещение.

Свои данные Хаббл опубликовал сам без Хьюмасона в короткой работе «Связь между расстоянием и лучевой скоростью межгалактических туманностей». Статья Лундмарка на эту тему вышла куда раньше, но Хаббл, мимоходом о ней упомянув, предпочел заострить внимание на важности собственных результатов. В последнем абзаце он писал: «Впрочем, существует возможность того, что соотношение между скоростью и расстоянием указывает на эффект де Ситтера, а значит, численные данные можно ввести в обсуждение общей кривизны пространства». В тот же день была отправлена короткая скромная статья, в которой Хьюмасон представлял результаты своих измерений красного смещения и расстояния до туманности, которая располагалась в два раза дальше, чем все туманности, упомянутые в работе Хаббла. Полученные данные тоже укладывались в обнаруженное Хабблом соотношение. Это был эффект де Ситтера.

Хотя Лундмарк и Леметр уже публиковали аналогичные данные, именно открытие линейной зависимости красного смещения от расстояния послужило катализатором, объединившим космологию. После публикации в 1929 году основополагающей работы Хаббла муссировавшиеся до этого почти десятилетие идеи Эйнштейна, де Ситтера, Фридмана и Леметра наконец сложились в одну простую картину. И хотя данные Слайфера, а также анализ Лундмарка и Леметра однозначно указывали на то, что галактики разбегаются, именно работы Хаббла и Хьюмасона убедили астрономов в реальности эффекта де Ситтера.