Педро Феррейра Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности

Глава VI Дни радио

Добившись успеха у широкой публики, Хойл ощутил усиление противодействия в научных кругах. Как он вспоминал позднее: «В первые несколько лет 1950-х мне было крайне сложно опубликовать свою работу». Тем не менее концепция стационарной Вселенной проясилась в качестве жизнеспособной альтернативы расширяющейся Вселенной Фридмана и Леметра, которая в свое время вытеснила модель Эйнштейна. Под критику попали великие открытия, сделанные в 1920-е в области космологии и общей теории относительности. Впрочем, через несколько лет откроется совершенное новое окно во Вселенную, которое представит все эти модели в ином свете.

«Не ошибусь, сказав, что мотивом [Мартина] Райла при разработке программы подсчета радиоисточников была чистая месть», — вспоминал о своем бьюшем коллеге Хойл. Сказано зло, но доля правды в этом была. Ведь Мартин Райл обладал неуравновешенным, несдержанным характером, агрессивным и подозрительным. Даже в Кембридже Райл избегал остальных преподавателей, уходя работать к своим радиотелескопам, установленным на месте бывшей станции метро Lord s Bridge, как вспоминал один из его коллег, «в сарае, в полях». Он сделает блестящую карьеру: в 1972 году станет Королевским астрономом, а в 1974-м уже получит Нобелевскую премию, — но до этого времени будет вести себя так, как будто ему постоянно что-то угрожает, и поддерживать в группе атмосферу секретности.

Мартин Райл также принадлежал к «поколению радиоволн». Сын кембриджского профессора, в 1939 году он получил степень в Оксфорде. Подобно Бонди, Голду и Хойлу, Райл. Во время войны работал над радарами, предложив приемы создания помех для немецких радиолокационных систем срыва работы систем ракетного наведения. После войны он поехал в Кембридж, где применил свои способности в новой области радиоастрономии и в какой-то степени возглавил эту область. Райл был не одинок. Когда Бернард Лавелл, в годы войны также занимавшийся радарами, переехал в Манчестер, он начал создавать в обсерватории Джодрелл Бэнк один из крупнейших управляемых радиотелескопов.

В Австралии Джозеф Пози в военное время занимался разработкой радиолокационной техники для королевского австралийского военно-морского флота, а затем основал в Сиднее собственную группу радиоастрономов. Однако первый шаг в радиоастрономии был предпринят еще раньше, когда Карл Янский, работающий инженером в лабораториях телефонной компании Белл, в начале 1930-х обнаружил, что Вселенная издает радиошум. Его попросили найти источник раздражающих атмосферных помех, порой сильно затрудняющих переговоры по радио и даже трансляцию радиопрограмм. Янский хотел всего лишь устранить помехи — тайны космоса его практически не интересовали.

Радиоволны отличаются от световых волн только в миллиарды раз большей длиной. У видимого нами света, который составляет большую часть солнечного спектра, длина волны не превышает одну миллионную метра. Радиоволны имеют гигантскую длину от миллиметра до сотен метров. Янский обнаружил, что Млечный Путь день за днем испускает огромное количество радиоволн. И несмотря на то что яркость Солнца превосходит совокупную яркость Млечного Пути, такого количества радиоволн оно не порождает. В опубликованной в 1933 году статье «Электрические помехи, вероятно, внеземного происхождения» Янский систематически проанализировал все возможные источники атмосферных помех и показал на карте, откуда приходили радиоволны.

Его методы открыли новый способ наблюдения космоса. Вместо гигантских телескопов, расположенных на вершинах гор, теперь можно было обойтись проволочной сеткой и антенной. А наблюдения слабого света далеких объектов сменились приемом приходящих из космоса радиоволн. Открытие Янского было большей частью проигнорировано. Он предложил лабораториям Белла построить новую улучшенную антенну, но получил отказ. Они не занимались астрономией. И сам Янский переключился на другие сферы деятельности.

Тем не менее его работа не прошла бесследно. Уникальный радиоинженер и астроном-любитель из города Уитон, штат Иллинойс, Гроут Ребер прочитал об открытии Янского в журнале «Популярная астрономия» и принялся за строительство большой антенны на заднем дворе своего дома. Эта антенна представляла собой девятиметровую тарелку с вытягивавшейся вперед металлической конструкцией для захвата отраженных волн. Это был первый настоящий радиотелескоп, напоминающий те, которые используются в наши дни. С его помощью Ребер построил более точную карту радиоизлучения Млечного Пути и составил первую карту неба в радиодиапазоне.

Свою работу он отправил в «Астрофизический журнал», редакцию которого в то время возглавлял Чандра. Чандра был весьма заинтересован результатами Ребера и поражен его упорством. Статья, снабженная составленными Ребером картами, была принята к публикации и в 1940 году появилась под названием «Космические атмосферные помехи». Эти крайне интересные карты помогли точно установить Источники странных волн. Однако измерения Ребера показали кое-что еще: несколько изолированных точек испускали большое количество радиоволн. Ребер смог ассоциировать каждую из таких точек с созвездием — Лебедя, Кассиопеи, Тельца, — но они не соответствовали объектам, испускающим видимый свет. Ребер обнаружил новый тип астрономических объектов, которые стали называть радиоисточниками, или радиозвездами.

Статья «Космические атмосферные помехи» открыла новое окно во Вселенную. Перед молодым поколением предстала совершенно неизведанная территория, и Мартин Райл был готов приступить к ее освоению. Вместе с группами Ловелла и Пози с конца 1940-х его кембриджская группа занялась составлением космических карт. Используя методы, изученные им во время работы с радиолокационными установками, Райл разработал радиотелескопы нового поколения, превратив Кембридж в один из основных центров радиоастрономии.

Однако эта деятельность привела к столкновению с Хойлом и его коллегами. Мартин Райл был больше радиолюбителем-дилетантом и инженером-электриком, чем космологом, поэтому его вступление в борьбу с «теоретиками», как он пренебрежительно называл Хойла и его коллег, стало неожиданностью. Первым делом была предпринята попытка найти более яркие источники, например такие, как наблюдал Ребер, и зафиксировать их местоположение.

Но, к сожалению, Райл принял неверное решение. Ему казалось очевидным, что все эти объекты являются частью Млечного Пути. В четко аргументированной статье 1950 года он обосновал присутствие большой части радиоисточников в пределах нашей галактики. Наблюдались некоторые странные отклонения, но в целом тенденция сохранялась. Утверждения Райла имели смысл и были вполне разумными. Свои результаты Райл представил на собрании Королевского астрономического общества в 1951 году.

В аудиторий присутствовали и его кембриджские коллеги Голд и Хойл; которые в своем выступлении небрежно предположили, что радиоисточники могут на самом деле оказаться межгалактическими. Тщательно продумавший свою аргументацию Райл в раздражении ответил Голду и Хойлу фразой: «Я думаю, что теоретики неверно поняли экспериментальные данные».

Это было столкновение высоколобых астрономов-теоретиков, разбирающихся в математике и физике, с элегантными; но странными теориями, объясняющими Вселенную в целом, с умельцами-радиооператорами, создающими оборудование и играющими с электроникой. Райл не выдержал явной снисходительности коллег. С его точки зрения, эти люди, работающие исключительно с карандашом и бумагой, были не в состоянии понять его данные так, как понял он.

Но, к несчастью для Райла, в конечном итоге правда оказалась на стороне Голда и Хойла, так как все больше и больше источников связывали с объектами, не входящими в Млечный Путь. Они действительно оказались внегалактическими, и Райлу пришлось признать, что теоретики верно интерпретировали его данные. Но спокойно признать свое поражение Райл не смог.

Раз эти источники радиоизлучения находились за пределами нашей галактики, они могли дать информацию о Вселенной. Поэтому он принялся копить результаты наблюдений и применять полученные данные для опровержения детища Хойла и Голда, теории стационарной Вселенной. Для этого он посчитал количество радиоисточников как функцию от их яркости и попытался связать полученное число с базовыми свойствами Вселенной.

Более удаленные источники должны выглядеть более тусклыми, поэтому яркость источника можно рассматривать как показатель расстояния до него. Вселенная имеет большой размер, а значит, места там много, и тусклых далеких источников должно быть больше ярких, Которые расположены близко к нам. Получается, что соотношение тусклых и ярких источников позволяет определить тип Вселенной, в которой мы живем. Свету удаленных источников требуется время, чтобы добраться до нас, поэтому мы видим Вселенную такой, какой она была некоторое время назад.