Последняя редакция 09.11.2022
Многим не нравилась идея о том, что время имеет начало, вероятно, потому,
что она отдает божественным вмешательством. Предпринимались попытки избежать вывода,
что Большой Взрыв вообще был. С другой стороны, католическая церковь ухватилась за модель
Большого Взрыва и в 1951 году официально провозгласила, что эта модель соответствует Библии.
Самую широкую поддержку получила теория стационарной Вселенной. Предложили её в 1948 году
Герман Бонди, Томас Голд и Фред Хойл. Их идея состояла в том, что, по мере того как
галактики разбегаются, в пространстве между ними из вновь образующейся материи
постоянно формируются новые галактики. Поэтому Вселенная и выглядит примерно одинаковой
во все времена, а также из любой точки пространства. Гипотезу о том, что Вселенная выглядит
одинаково во всех направлениях выдвинул в 1922 году советский физик Александр Фридман.
В 1925 году наблюдения американского астронома Эдвина Хаббла подтвердили ее.
На первый взгляд, доказательства того, что Вселенная выглядит одинаково во всех направлениях,
заставляют предположить, что Земля занимает какое-то особое место во Вселенной.
Например, можно вообразить, что мы находимся в центре космоса. Однако Вселенная
может выглядеть одинаково во всех направлениях и из любой другой галактики, согласно модели Фридмана.
Было бы удивительно, если бы Вселенная выглядела одинаковой во всех направлениях вокруг нас,
но не вокруг любой другой точки. В модели Фридмана все галактики удаляются друг от друга.
Представьте воздушный шарик, на поверхности которого нарисованы пятнышки. При надувании шарика
расстояние между любыми двумя пятнышками увеличивается, однако ни одно из них нельзя называть
центром расширения. Более того, чем дальше расходятся пятнышки, тем быстрее они удаляются друг от друга.
Сходным образом в модели Фридмана скорость разбегания любых двух галактик пропорциональна
расстоянию между ними. Отсюда следует, что, согласно эффекту Допплера, величина красного смещения
галактик должна быть прямо пропорциональна их удалённости от Земли, что и обнаружил Хаббл.
Теория стационарной Вселенной потребовала такого изменения общей теории относительности,
которое допускало бы постоянное образование новой материи, но скорость её образования была
настолько низкой - около одной элементарной частицы на кубический километр в год, -
что идея Бонди, Голда и Хойла не вступала в противоречие с опытными данными.
Их теория была достаточно простой и предлагающей ясные предсказания, которые могут
быть проверены экспериментально. Одно из таких предсказаний заключалось в том,
что число галактик или сходных с ними объектов в любом данном объёме пространства
будет одним и тем же, куда бы и когда бы мы ни взглянули во Вселенной.
В конце 1950-х - начале 1960-х годов группа астрономов из Кембриджа исследовала источники радиоизлучения
в космическом пространстве. Выяснилось, что большая часть таких источников
должна лежать за пределами нашей Галактики и что слабых среди них гораздо больше,
чем сильных. Слабые источники были признаны более удалёнными, а сильные - более близкими.
Очевидным стало и другое: число близких источников, приходящееся на единицу объёма,
меньше, чем дальних. Это могло означать, что мы располагаемся в центре обширного района,
где плотность источников радиоизлучения значительно ниже, чем в остальной Вселенной.
Или то, что в прошлом, когда радиоволны только начинали свой путь к нам,
источников излучения было гораздо больше, чем сейчас. И первое, и второе объяснения
противоречили теории стационарной Вселенной. Более того, обнаруженное Пензиасом и Уилсоном
в 1965 году микроволновое излучение также свидетельствовало, что когда-то в прошлом
Вселенная должна была иметь гораздо большую плотность. Так что теорию стационарной Вселенной
признали несостоятельной.
Ещё одну попытку обойти вывод о том, что Большой Взрыв был и время имеет начало,
предприняли в 1963 году советские учёные Евгений Лифшиц и Исаак Халатников.
Они предположили, что Большой Взрыв может представлять собой некую специфическую
особенность моделей Фридмана, которые являются приближением к реальной Вселенной.
Возможно, из всех моделей, описывающих реальную Вселенную, лишь модели Фридмана
содержат сингулярность Большого Взрыва. В этих моделях галактики разбегаются
в космическом пространстве по прямым линиям. Поэтому неудивительно, что когда-то
в прошлом все они находились в одной точке. В реальной Вселенной галактики разбегаются
не по прямым, а по искривлённым траекториям. Так что на исходной позиции они располагались
не в одной точке, а просто очень близко друг к другу. Поэтому представляется вероятным,
что современная расширяющаяся Вселенная возникла не из сингулярности Большого Взрыва,
а из более ранней фазы сжатия. При коллапсе Вселенной не все частицы должны были
столкнуться друг с другом, некоторые из них могли избежать прямого столкновения и разлететься,
создав наблюдаемую нами ныне картину расширения Вселенной.
Лифшиц и Халатников изучили модели Вселенной, приближённо похожие на фридмановские,
но принимавшие в расчёт неоднородности и случайное распределение скоростей галактик
в реальной Вселенной. Они показали, что такие модели тоже могут начинаться с Большого Взрыва,
даже если галактики не разбегаются строго по прямым линиям. Однако Лифшиц и Халатников утверждали,
что такое возможно только в отдельных определённых моделях, где все галактики движутся прямолинейно.
Поскольку среди моделей, подобных фридмановским, гораздо больше тех, которые не содержат сингулярности Большого Взрыва,
чем тех, что её содержат, мы должны заключить, что вероятность Большого Взрыва крайне низка.
Однако в дальнейшем им пришлось признать, что класс моделей, подобных фридмановским,
которые содержат сингулярности и в которых галактики не должны двигаться каким-то
особым образом, гораздо обширнее. И в 1970 году они отказались от своей гипотезы.
Работа, проделанная Лифшицем и Халатниковым, имела ценность, потому что показала:
Вселенная могла иметь сингулярность, если общая теория относительности верна.
Однако они не разрешили вопроса: предсказывает ли общая теория относительности,
что у нашей Вселенной должен был быть Большой Взрыв, начало времени? Ответ на него
дали работы Роджера Пенроуза, получившие развитие у Стивена Хокинга. Хокинг доказал,
что любая фридмановская расширяющаяся Вселенная должна возникать из сингулярности.
В 1970 году Пенроузом и Хокингом была опубликована статья, утверждавшая,
что сингулярность Большого Взрыва должна была существовать при условии,
что общая теория относительности справедлива и количество вещества во Вселенной
соответствует тому, которое мы наблюдаем.
Последовала масса возражений, частично от советских учёных, частично от тех,
кто питал отвращение к самой идее сингулярности, оскорбляющей красоту теории Эйнштейна.
Однако с математической теоремой трудно поспорить. Поэтому ныне широко признано,
что Вселенная должна была иметь начало.
