«Хаббл. Расширение Вселенной»

Хаббл. Расширение Вселенной (fb2) - Хаббл. Расширение Вселенной [Космос становится больше] 2108K скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Эдуардо Баттанер Лопес

Eduardo Battaner Lopez Наука. Величайшие теории: выпуск 28: Космос становится больше. Хаббл. Расширение Вселенной

Наука. Величайшие теории Выпуск № 28, 2015 Еженедельное издание

© Eduardo Battaner Lopez, 2013 (текст)

© RBA Collecionablcs S.A., 2013

© ООО “Де Агостини”, 2014-2015

ISSN 2409-0069

Пер. с исп. — М.: Де Агостини, 2015. — 168 с.

Эдвин Хаббл получил высшее юридическое образование, но благодаря увлечению космологией стал одним из величайших астрономов XX века. Его работы расширили наши представления о космосе за пределами Млечного Пути: Хаббл обнаружил и классифицировал дальние галактики, а в 1929 году доказал, что Вселенная расширяется. Космический телескоп «Хаббл» продолжает составление карты Вселенной, так же как это делал в течение 30 лет сам американский астроном.

Введение

Что значит имя Эдвина Пауэлла Хаббла в истории науки, в частности астрономии? Пусть об этом расскажет он сам. В книге «Царство туманностей» (The Realm of the Nebulae, 1936) Хаббл подвел итог своей деятельности, перечислив четыре собственных достижения, которые стали значительным вкладом в астрономию.

— Классификация галактик.

— Доказательство существования так называемых островных вселенных — далеких галактик за пределами Млечного Пути (хотя сам Хаббл никогда не употреблял термина «галактика»), что кардинально изменило наши представления о размерах Вселенной.

— Закон Хаббла: галактики удаляются тем быстрее, чем дальше от нас они находятся.

— Однородность Вселенной.

В этой биографии мы поговорим о семье ученого, формировании его характера, образовании, о его англомании и любви к военному делу, личной жизни и дружбе — обо всем, что поможет нам лучше понять Хаббла как человека. Однако, бесспорно, в нашей книге найдется место описанию основных открытий исследователя, его взаимоотношений с коллегами.

Хотя галактики могут весьма отличаться по форме, основным преимуществом классификации Хаббла является ее простота. Она выделяет эллиптические, линзовидные и спиральные галактики, группируя их в последовательность, известную сегодня как Последовательность Хаббла. Эта классификация используется по сей день, несмотря на то что в ее основе лежит особая длина волны, относящейся к видимому спектру, и не учитывается основной компонент галактик — темная материя. Нельзя сказать, что эта классификация была разработана исключительно Хабблом, и даже при всей ее полезности она занимает не первое место в ряду других, поистине великих его открытий.

Доказательство существования островных вселенных, то есть галактик, или, как их называл сам ученый, внегалактических туманностей, имеет решающее значение для науки, поскольку позволяет оценить колоссальные размеры Вселенной. Если вселенная Кеплера соответствовала Солнечной системе, а вселенная Гершеля была равна нашей галактике, то во вселенной Хаббла наша галактика стала всего лишь маленькой точкой среди миллиардов других галактик.

Самое известное открытие Хаббла — закон, носящий его имя. Этот закон не только устанавливает факт расширения Вселенной, но и уточняет, что скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до нее. В этой фразе есть три ключевых слова: галактика, скорость и расстояние. Для понимания важности закона, предложенного Хабблом, нужно учитывать, что в годы, когда он начал свои исследования, отсутствовало точное понимание термина «галактика», а также еще не были разработаны способы определения расстояния до других галактик: все, что могли сделать ученые, — это измерить скорости некоторых спиральных галактик.

В биографиях ученых всегда привлекают внимание драматические эпизоды и необыкновенные происшествия. Философские и теологические рассуждения в них чередуются с информацией о научных открытиях. Однако Хаббл — представитель современного нам научного мира. Он прожил типичную для XX века жизнь и имел самые обычные привычки, хотя нельзя отрицать, что на личность ученого повлияли как обе мировые войны, так и международная слава и успех. Хаббла можно назвать профессиональным исследователем современности.

Его открытия оставили отпечаток на философии XX века, они повлияли на развитие понимания Вселенной, однако сам Хаббл практически не участвовал в споре, который сам же и развязал. Речь идет о теории Большого взрыва, которая вызвала противостояние, выходящее далеко за пределы астрономии и затрагивающее философию и теологию.

Как и у всех современных исследователей, работы Хаббла перекликаются с идеями других выдающихся ученых его времени. Он основывался на самых последних достижениях своих современников, и его труды, в свою очередь, становились отправной точкой для новых исследований и открытий. Конечно, это вызывает разногласия по поводу первенства того или иного ученого в получении важных результатов. Работы Хаббла можно назвать выдающимися для его времени, но при этом они являются плодом трудов многих людей.

Важно отметить связь между теорией и наблюдением. Можно сказать, что теоретики начала XX века находились на шаг впереди своих коллег-экспериментаторов. Незадолго до описываемых событий Эйнштейн предложил науке новый инструмент для понимания Вселенной — общую теорию относительности, и это позволило нескольким ученым — их было совсем немного — открыть новую страницу в истории науки. Хаббл, работа которого была связана с наблюдениями, познакомился с большинством этих ученых, и беседы с ними подтолкнули его к новым исследованиям. С тех пор развитие науки требует очень тесного взаимодействия коллег, и это зачастую делает практически невозможным определение первенства того или иного ученого, несмотря на точные даты публикаций в специализированных журналах.

В ту эпоху теоретическая наука развивалась в Европе, а экспериментальная — в Северной Америке. Великим ученым, работавшим на стыке этих направлений, часто приходилось пересекать Атлантику. Это путешествие занимало целых 11 дней, поскольку пассажирской авиации в то время не было, однако ученые понимали, что журнальных статей для успешной работы недостаточно. Необходимо видеть своих коллег, говорить с ними, слушать их. На подходе были важнейшие астрономические открытия, но перед тем как доверить их бумаге, исследователи должны были обменяться ощущениями и выслушать друг друга. После таких бесед физики, только что пересекшие океан, могли нарисовать пару закорючек на доске — и этого было достаточно для понимания.

Статична ли Вселенная, как это представлял Эйнштейн в своей первой космологической работе? Или она стационарна, но не статична, как предполагал британский астрофизик Фред Хойл? Был ли на самом деле Большой взрыв, а за ним — расширение, как думали Александр Фридман и Жорж Леметр? Происходит ли это расширение с ускорением, как считал де Ситтер? Конечна ли Вселенная? Какова ее пространственно- временная кривизна? Гомогенна ли Вселенная? Ответы на все эти вопросы дал огромный телескоп Маунт-Вилсона, за которым работал Хаббл. Да, сегодня у нас есть ответы на все эти глобальные и отчасти философские вопросы, и эти ответы оказались в определенном смысле сюрпризом. Кто из философов, наблюдавших за космологическим спором XX века, мог предсказать возможность Большого взрыва, нулевого отсчета, сотворения, как смог это сделать Фридман, или первичного атома, как писал Леметр?

Возможно, лучшим ответом на вопрос о том, как соотносятся теория и наблюдения, стала встреча Эйнштейна и Хаббла. Эйнштейн сразу понял, что измерения Хаббла противоречат его теоретической модели Вселенной, что настоящая Вселенная соответствует модели, которую он отбросил много лет назад, посчитав ее невероятной. Кто мог представить, что Вселенная расширяется, как это следовало из его первых уравнений? Как можно было предполагать подобное до того, как Весто Слайфер и Хаббл доказали это с помощью телескопа?

В молодости Хаббл подавал надежды как атлет, хотя позже он сильно преувеличивал свои достижения. Подобное тщеславие и даже хвастовство исследователь проявлял и вспоминая две мировые войны. Когда тесть ученого узнал, каким был Хаббл до свадьбы, он не мог поверить своим ушам. Хаббл был прекрасным супругом, но отвратительным сыном и братом, он не поддерживал отношений со своей семьей в Миссури, отдаляясь от нее все больше, пока в конце концов эта тонкая ниточка совсем не оборвалась.

С другой стороны, Хаббл был великим ученым, который, по словам Хьюмансона, «знал, чего хотел и как этого добиться». Ему был знаком каждый миллиметр на звездной карте, и он мог заметить незначительное изменение яркости самой слабой звезды галактики Андромеды на фотопластинке. Большую часть жизни он провел, рассматривая эти пластинки. Ученый был упорен и работал без устали. Когда его коллеги после бессонной ночи у телескопа, измученные, зевали и дрожали от усталости, Хаббл чувствовал, что наступает лучшее время суток. Он наблюдал за небом даже в самых катастрофических метеоусловиях.

При этом любопытно, что образование одного из величайших астрономов в области физики и астрономии было довольно скудным. Хаббл в юности изучал право и не имел должной квалификации для того, чтобы разбираться в астрономических достижениях эпохи, однако, несмотря на это, именно он работал на крупнейшем в мире телескопе.

Легендарная работоспособность Хаббла пошла на спад после его встречи с Эйнштейном. Вообще жизнь этого ученого можно разделить на два очень разных этапа: до и после этой встречи. После нее к Хабблу пришли слава и популярность, а за ними последовали почести и награды, доступ в высшее общество, ужины с известными представителями науки и искусства. Он постоянно находился в разъездах: бывал в Англии и Европе, надолго уезжал на рыбалку в Колорадо, много времени и энергии посвящал общественным, культурным и академическим мероприятиям. Телескопом занимался Хьюмансон, не получивший образования, но обладавший неординарным умом.

Директор обсерватории Адамс с трудом мирился с таким поведением своего подчиненного и даже хотел урезать Хабблу зарплату. С какой стати отпуск этого наглеца должен быть больше, чем у других сотрудников? Адамс был вне себя, когда в европейских публикациях Хаббла не обнаружилось никакого упоминания о Маунт-Вилсоне. К счастью, зарплата Хаббла осталась на прежнем уровне — и это вполне справедливо, ведь речь шла о необыкновенном астрономе, который требовал и заслуживал особого отношения и много сделал на благо Маунт-Вилсона и науки. Хаббла не слишком волновали угрозы Адамса: его тесть был одним из самых процветающих банкиров Лос-Анджелеса, так что ученый не испытывал финансовых затруднений. Также он находился в отличных отношениях с учредителями Института Карнеги, от которого Маунт-Вилсон зависел, поэтому конфликт ограничивался вспышками гнева Адамса. Впрочем, шеф отомстил Хабблу, добившись, чтобы тот, несмотря на весь свой научный авторитет, не стал его преемником на посту директора обсерватории.

В биографии Хаббла много темных пятен, однако нет никаких сомнений в том, что он заслуженно занимает свое место в первом ряду великих мыслителей всех времен. От него нам достались такие термины, как закон Хаббла, постоянная Хаббла, поток Хаббла, классификация Хаббла, — этот список можно продолжать очень долго, пока мы не дойдем до телескопа «Хаббл», являющегося в определенном смысле продолжателем трудов великого ученого.

Эдвин Хаббл не получил Нобелевской премии несмотря на безграничную поддержку Субраманьяна Чандрасекара (который, в свою очередь, этой награды удостоился). При жизни Хаббла астрономам Нобелевская премия не присуждалась, а когда ситуация изменилась, ученый скончался, а эта премия не могла быть посмертной. Развитие его научных представлений задокументировано в статьях Хаббла и его переписке с коллегами. При этом он сам мало говорил о себе и своих убеждениях, однако мы располагаем дневником жены ученого — источник, конечно, довольно субъективный, но в то же время уникальный. Также у нас есть воспоминания Элен и Элизабет, младших сестер Эдвина, доживших до преклонного возраста и давших интервью его ранним биографам.

1889 20 ноября в Маршфилде (Миссури) родился Эдвин Пауэлл Хаббл, третий ил восьми детей Джона Пауэлла Хаббла и Вирджинии Ли Джеймс (Дженни).

1896 Умирает сестра Вирджиния, и Эдвин впадает в глубокую депрессию, виня себя в ее смерти.

1900 Умирает дед со стороны матери. Семья переезжает в Уитон.

1906 Эдвин поступает в Чикагский университет на факультет нрава.

1908 Становится помощником в лаборатории Роберта Эндрюса Милликена, будущего Нобелевского лауреата по физике ла 1923 год.

1910 Наблюдает комету Галлея. После получения стипендии Родса изучает право в Оксфорде.

1913 От малярии умирает отец Эдвина. Юноша завершает учебу и возвращается домой, в Луисвилль.

1914 Работает в Йеркской обсерватории.

1916 Хаббл у предлагают место в обсерватории Маунт-Вилсон.

1917 Защищает диссертацию. Записывается добровольцем для участия в Первой мировой войне.

1919 После окончания войны приступает к работе в обсерватории Маунт-Вилсон.

1923 Открывает цефеиду в Туманности Андромеды и дает первую оценку расстоянию до этой галактики.

1924 Женится на Грейс Лейб.

1929 Пишет первую статью, в которой формулирует закон Хаббла.

1931 Выходит вторая статья ученого, посвященная закону Хаббла. В этот год происходит встреча с Эйнштейном.

1934 Дает оценку плотности Вселенной. Получает степень почетного доктора Оксфордского университета. Мать Хаббла умирает.

1940 Получает золотую медаль Королевского астрономического общества и публично объявляет о своей антигитлеровской позиции.

1945 По завершении Второй мировой войны возвращается в Маунт-Вилсон.

1949 Делает первые наблюдения с помощью телескопа в Маунт-Паломаре. Переживает сердечный приступ.

1953 23 сентября умирает от церебрального тромбофлебита.

ГЛАВА 1 Хаббл — человек и телескоп

Эдвин Пауэлл Хаббл считал, что с биографами следует соблюдать осторожность. В свою очередь, биографам Хаббла приходится быть осторожным с ним самим, потому что не так просто описать жизнь ученого, разделяя легенды и правду. Его высокие научные качества временами резко контрастировали с личными. Этот полувоенный и полуангличанин впервые установил, насколько огромна и пуста Вселенная.

Однажды Уильяму Джеймсу, врачу в Маршфилде (Миссури), принесли юношу, оказавшегося после несчастного случая на грани жизни и смерти. Он упал с лошади и запутался в стременах, а лошадь протащила его по дороге. Юноша был покрыт кровью и грязью, он лежал без сознания, с разбитым лицом. Пострадавшего внесли в дом доктора, и тот позвал на помощь свою дочь Вирджинию. Но бедную девочку при виде кровавого месива вырвало, и она ничем не могла помочь отцу.

Доктор Джеймс приложил все свое мастерство, и юноша начал выздоравливать. На его лице все еще оставались ужасные отметины, и несчастная Вирджиния, или, как ее называли в семье, Дженни, поклялась больше никогда не встречаться с этим юношей, Джоном, — так неприятно ей было само его присутствие.

Но все сложилось иначе. После выздоровления в доме Джеймсов юноша вернул свою силу и привлекательность. Он был так высок, что одежда всегда была ему чуть коротка. Прекрасная Дженни не только позабыла о своей тайной клятве, но и... приняла его предложение руки и сердца.

Свадьбу пришлось чуть отложить — Дженни заканчивала учебу, — но эта задержка вышла недолгой. В 1884 году 20-летняя Вирджиния Ли Джеймс вышла замуж за Джона Пауэлла Хаббла, который был старше ее на четыре года. В этом браке родилось восемь детей, и третьим из них стал появившийся на свет в 1889 году Эдвин Пауэлл Хаббл. Этому малышу суждено было стать одним из величайших астрономов всех времен.

Джон и Дженни Хаббл с детьми Генри Джеймсом и Люси Ли жили тогда в Спрингфилде (Миссури), однако они приехали в Маршфилд — городок с населением не больше тысячи человек — для того чтобы Уильям Джеймс мог принять роды у своей дочери. Это счастливое для человечества событие произошло холодной ночью 20 ноября при свете керосиновой лампы в гостиной — единственной в доме комнате с камином.

Дед Эдвина по материнской линии, доктор Уильям, был весьма любопытным человеком, много повидавшим на своем веку. Он научился медицине у своего наставника и стал искателем приключений — одним из тех, кого привела в Калифорнию золотая лихорадка. Драгоценного металла доктор не нашел, однако стал владельцем быстро истощившейся кварцевой шахты. После этого он занялся спекуляциями (в основном с испанскими землевладельцами), а потом вернулся в Миссури, где совмещал врачебную практику с работой в аптеке.

В американских аптеках продаются не только лекарства, но и вообще все, что угодно, и из этого ассортимента дед собрал для внука Эдвина телескоп. В те времена Марс представлялся настоящим астрономическим чудом: Персиваль Лоуэлл (1855-1916), Джованни Скиапарелли (1835-1910) и другие ученые разглядели на нем знаменитые каналы и сочли их признаком присутствия на Марсе разумной жизни (эту теорию развивал, в основном, французский астроном Камиль Фламмарион (1842-1925)). Можно представить себе, как радовались дед с внуком, когда Марс приблизился к Земле на расстояние всего около трех световых минут.

Внук боготворил деда, а тот рассказывал ему разные семейные истории. Его собственный дед, то есть прапрадед Эдвина, был работорговцем. Кроме того, фамилию Джеймс носил и легендарный бандит, Джесси Джеймс, скрывавшийся от правосудия Миссури. Может быть, ученого Хаббла и известного бандита связывали родственные узы, ведь они не только имели одну фамилию, но и жили в одной местности?

ДЖЕССИ ДЖЕЙМС

Джесси Вудсон Джеймс (Клей, Миссури, 1847 — Сент-Джозеф, Миссури, 1882) — знаменитый преступник, вор и убийца, о «подвигах» которого на Среднем Западе снято множество фильмов. Его отец, как и дед Хаббла, отправился в Калифорнию на поиски золота и умер там, когда Джесси было всего три года. Во время Гражданской войны штат Миссури, где жила семья, пострадал особенно сильно. Джесси участвовал в боевых действиях на стороне южан, что, по всей видимости, и привело его в преступный мир после окончания войны. Вместе со своим братом Фрэнком он организовал банду, грабившую банки и поезда. После налета в Нортфилде банда была уничтожена, но братья Джеймсы скрылись и собрали новую банду, которая стала настоящим кошмаром для властей.

За Джесси, живого или мертвого, была назначена награда в 10 тысяч долларов. Желая получить эти деньги, один из членов банды убил его выстрелом в спину. Судя по датам жизни, родство Джесси Джеймса с Эдвином Хабблом должно быть очень близким.

Джесси Джеймс (слева) и его брат Фрэнк в 1872 году.

Вероятно, так и есть. Однажды этот бандит, державший в страхе всю округу, явился собственной персоной к родственнику Уильяма, Джону Баду Джеймсу. Он пришел со своим братом Фрэнком, оба были до зубов вооружены, однако визит оказался дружественным. Братья только хотели выяснить, не в родстве ли они с этими Джеймсами? Гости попросили поесть и собрались остаться переночевать, а когда окаменевшая от ужаса жена Бада так и не смогла приготовить им ужин, Фрэнк приготовил еду на всех. Беседуя, Джесси и Джон Бад решили, что приходятся друг другу кузенами. После разговоров братья-бандиты уснули на полу, а на рассвете уехали. Так что в биографии Хаббла имеется и такой интересный факт, редко упоминаемый исследователями: он находился в близком родстве со знаменитым бандитом Джесси Джеймсом.

Благотворное влияние на внука оказывал и дед по отцовской линии. Мартин Джонс Хаббл также был потомком работорговцев. Его звали капитаном Хабблом, хотя он практически не участвовал в военных действиях. Хаббл гордился чистотой своего рода: все его предки происходили из Англии, Ирландии и Уэльса и не имели примесей других рас. Военные привычки и некоторый расизм сильно повлияли на маленького Эдвина. Дед руководил страховой компанией в Спрингфилде (население которого составляло тогда 8000 жителей). Его жена, Мэри Джейн, была президентом компании, сын Джоэль — вице-президентом, а Джон, отец Эдвина, — секретарем. Все они вместе с самим Мартином составляли правление компании. Мартин быстро превратился в уважаемого горожанина, стал членом масонской ложи и обеспеченным человеком.

Через несколько лет страховая компания Хабблов расширила охват территории и начала работать в Маршфилде. Примерно в двух километрах от городка семья построила ранчо, на довольно обширных землях которого расположилась Земельная и фруктовая компания Хабблов, занимавшаяся в основном продажей яблок.

Отец героя нашей книги, Джон, был воспитан в духе самого сурового американского пуританства. Он поступил в Школу права при Университете Вашингтона в Сент-Луисе (Миссури), однако, по всей видимости, учебу не закончил и, следовательно, так и не смог стать адвокатом. Джон пошел по стопам отца и занялся страховым делом, сначала в качестве служащего в «Олд Амэрикен Иншуранс Кампэни» в Чикаго, а потом и в других компаниях. Эта работа была связана с частыми командировками и переездами, так что его семья тоже жила то в Спрингфилде, то в Маршфилде и даже — недолго — в Канзас-Сити и Сент-Луисе.

Джон воспитывал детей в соответствии с собственными пуританскими взглядами. Они проводили время за чтением Библии и могли приглашать в гости только тех друзей, кто принимал их семейные традиции. По всей видимости, несмотря на авторитарность, отец был ласков с детьми (хотя впоследствии Эдвин скажет, что тот разрушил ему жизнь). Отношения Джона с его супругой Дженни были непростыми. Ее все обожали, а сама она воспринимала деспотизм мужа с разумным чувством юмора.

В семье Хабблов любили музыку. Люси хорошо играла на фортепиано, отец — на скрипке, Билл — на мандолине. Похоже, только у Эдвина не было особых склонностей к музыке, но он все равно присутствовал на семейных концертах и приглашал на них друзей.

Бабушка со стороны отца, Мэри-Джейн, была маленькой и очень подвижной. Всего она дала жизнь девяти детям. Отец Эдвина, Джон Пауэлл, был вторым из них. Второе имя Пауэлл, которое получил и внук Эдвин, было девичьей фамилией Мэри-Джейн, дочери генерала Джорджа Джозефа Пауэлла. В те времена это было традицией, позволявшей не потерять девичью фамилию жены, так что второе имя Эдвина Хаббла было фамилией его прадеда. А его старшего брата звали Генри Джеймс Хаббл, по фамилии его деда Джеймса.

СТИПЕНДИЯ РОДСА

В возрасте 21 года молодой Эдвин получил престижную стипендию Родса, позволявшую три года изучать юриспруденцию в Оксфорде. Даже уехав за границу, Эдвин поддерживал тесные отношения со своей семьей. Он писал письма по отдельности отцу, матери и каждому из братьев. Однажды мать предложила ему приехать домой на каникулы: она узнала, что дни ее мужа сочтены, но не объяснила сыну причину, поэтому Эдвин не вернулся домой и не присутствовал на похоронах отца.

В каком-то смысле эта смерть стала для него освобождением: строгий отец взял с Эдвина обещание, что тот не будет изучать астрономию и не возьмет в рот ни капли спиртного. Эдвин не сдержал слово, хотя в целом его поведение вполне соответствовало существовавшим традициям. После смерти отца он просто стал чаще ходить на праздники, и частично это было связано с желанием Эдвина насладиться напоследок любимой Англией.

СЕСИЛ ДЖОН РОДС

Родс (1853-1902) — британский мультимиллионер, который умер, не оставив наследников. Его состояние было направлено на предоставление стипендий особо отличившимся студентам: на каждый штат приходилось по одной стипендии по 1500 долларов ежегодно на три года. Претенденты должны были быть не просто книжными червями, а блистать во всех областях. Они должны были быть искренними, смелыми, ответственными, полными внутреннего благородства и к тому же иметь спортивные достижения. По словам самого Родса, кандидаты отбирались так строго, будто они претендовали не на стипендию, а как минимум на пост президента США. Для получения стипендии Эдвин добился того, что его выбрали вице-президентом класса, а также собрал положительные отзывы преподавателей. Большое значение имел умеренно хвалебный отзыв его преподавателя по лабораторным занятиям, будущего нобелевского лауреата Милликена. Хаббл получил стипендию Родса от штата Иллинойс. В 1910 году он отправился в Оксфорд, где мог выбрать специальность для изучения и колледж. Он выбрал Королевский колледж. Могли юноша воспользоваться стипендией, чтобы изучать астрономию? Увы, нет: по настоянию отца он был вынужден снова взяться за право.

Его родителей очень тревожило, что в письмах сын не упоминает о церкви. Может быть, он отошел от религии отцов? Эдвин успокаивал родителей, но в то же время скрывал свой интерес к католицизму, хотя это было скорее культурное любопытство. Правда же заключалась в том, что он утратил часть внушенной с детства набожности, а с другой стороны, ему нравилось осматривать старинные монастыри и слушать рассказы об их истории.

По возвращении из Оксфорда Эдвин в свои 24 года стал настоящим героем для семьи. Его сестры, особенно 14-летняя Хелен и восьмилетняя Бетси, восхищались внешностью брата, его новым британским акцентом. Несмотря на то что он не был старшим, Эдвин занял место во главе стола, ранее принадлежавшее отцу. Вся семья гордилась им и ждала его помощи.

В те годы семья сильно обеднела. Хотя Джон, как и его отец, дедушка Мартин, был материально обеспечен, ситуация изменилась. Мартин, в тот момент уже передвигавшийся на инвалидном кресле, разделил ранчо между многочисленными детьми, и Джону досталось не так уж много. Наличие множества долгов, возникших частично из-за болезни Джона, поставило семью в затруднительное положение. Старший сын Генри получил низкооплачиваемую работу. Люси давала уроки игры на фортепиано, но зарабатывала тоже немного. Билл изучал сельское хозяйство, и именно ему позже выпала доля стать опорой семьи, но в 1913 году он был еще только студентом. Трое младших братьев были совсем маленькими. В тот момент все надежды возлагались на Эдвина — молодого человека с недавно приобретенными изысканными манерами и блестящим адвокатским будущим. Но Эдвин не оправдывал этих надежд, что стало еще одним ударом для его матери Дженни. Он никогда не работал адвокатом и не занимался ничем, что было бы связано с полученным в Англии образованием.

Эдвин начал работать учителем испанского в женской школе Нью-Олбани в штате Индиана. Как раз в те годы в Северной Америке начали понимать, что за испанским языком — будущее: открытие Панамского канала способствовало развитию торговых отношений с Южной Америкой. Также он преподавал физику и даже стал тренером баскетбольной команды. Ученицы были очень довольны своим новым учителем. Они делали успехи, причем не только в науках, но и в баскетболе. В школьном ежегоднике Хабблу была посвящена следующая подпись:

«Эдвину П. Хабблу, нашему любимому учителю испанского языка и физики, который в этот последний год был для нас верным другом, всегда готовым прийти на помощь, кто вдохновлял нас в школе и на спортивных состязаниях. От выпуска 1914 года с любовью». 

Сердце какого учителя не наполнится гордостью после таких слов?

Но Эдвин все время тосковал по Англии, и возвращение домой, в Луисвилль, казалось ему ловушкой, хотя он и сам не мог бы точно сказать, о чем мечтает. Знал он только о том, что не хочет на всю жизнь остаться школьным учителем. Не привлекала молодого человека и адвокатура. Хаббл хотел быть астрономом... Но он прошел всего один курс по описательной астрономии у профессора Фореста Рея Мультона (1872-1952), теории которого были малоизвестны и к тому же признаны ошибочными. В возрасте 25 лет Эдвин не мог помогать семье, не знал, чем хочет заниматься, у него даже не было девушки.

Так получилось, что именно Биллу пришлось отказаться от своих желаний и обеспечивать семью, поэтому вся признательность матери и младших сестер досталась ему. Эдвин все больше отдалялся от родных, особенно после женитьбы на богатой вдове Грейс Лейб. Несмотря на безоблачное финансовое положение, он никогда не посылал матери денег. Грейс так и не изъявила желания познакомиться со своей свекровью и другими родственниками мужа. Эдвин Хаббл не приехал и на похороны своего деда по отцовской линии Мартина, хотя в детстве они хорошо ладили.

СМЕРТЬ МАТЕРИ

Совершим небольшое путешествие во времени, чтобы увидеть, чем закончились отношения Хаббла с его семьей, которые поначалу были такими близкими. В возрасте 45 лет Хаббл женился на Грейс и полностью вычеркнул из своей жизни родню.

Смерть матери, Вирджинии Ли Хаббл, в 1934 году совпала с одним из его продолжительных и частых путешествий в Европу — во время той поездки Хаббл стал почетным доктором Оксфордского университета. Его семья решила сама разыскать блудного сына, чтобы сообщить ему о смерти матери, но родные и предположить не могли, где он находится. В поисках помог один из друзей детства Эдвина, Альберт Колвин. Для этого он связался с тестем Хаббла, банкиром Джоном Бёрком.

Между Бёрком и Колвином состоялся странный разговор, воспоминания о котором вызывали смущение у обоих. Бёрки очень любили своего зятя, но совершенно ничего не знали о его родне. Колвин рассказал Бёрку все, что помнил о детстве и юности Эдвина. Банкир слушал его внимательно и с большим удивлением. Альберт не мог понять, почему Эдвин никогда не рассказывал о своей семье и, в частности, о ее тяжелом финансовом положении. Что же знал о Хаббле его тесть?

Адвокат? Нет, он никогда не работал адвокатом. Ранения на войне? Колвин не верил в это. Что знал Бёрк об отце, матери, братьях и сестрах Эдвина, о его детстве и юности?

Бёрк с большим вниманием отнесся к рассказу Колвина и пригласил того провести выходные в Лос-Анджелесе, однако Альберт с извинениями отказался. Удивленный банкир простился с другом Хаббла, благодаря которому узнал об Эдвине много нового. Он даже предложил Колвину 100 долларов, но тот вновь вежливо отказался.

Дочь Бёрка, Грейс, вела дневник, но уничтожила страницы, относящиеся к периоду первых встреч с Эдвином. Также в ее распоряжении после смерти мужа остался весь его архив, включая письма к родителям, которые он так часто отправлял из Оксфорда. Однако по какой-то причине эти бумаги исчезли.

Эта страница в биографии Эдвина Хаббла хранит какие-то тайны. Почему Грейс вела себя так? Почему сам Эдвин скрывал свое происхождение? Почему на его свадьбе не присутствовали члены его семьи? Он стеснялся своего происхождения из Миссури? Возможно, он придумал себе блестящее адвокатское прошлое или даже подвиги во время Первой мировой войны и не хотел, чтобы его раскрыли?

Вот свидетельство сестры Эдвина, Бетси, записанное через много лет после его смерти, когда ей самой было уже за 100 лет:

«Я всегда спрашивала себя, чувствовал ли Эдвин себя виноватым в том, что не сделал большего. Но великие люди должны следовать своей дорогой. Всегда есть границы, через которые им требуется переступить».

ОБРАЗОВАНИЕ

Многие дети интересуются астрономией. Исследователя, несомненно, соблазнит поиск таких деталей в детстве будущего великого ученого. В детстве Хаббла мы действительно можем увидеть признаки его будущих достижений, однако нельзя говорить об исключительно раннем или глубоком увлечении астрономией. Как уже говорилось, дедушка Уильям, самый романтичный представитель семьи, своими руками построил для малыша Эдвина телескоп. Когда мальчику было десять лет, 23 июня 1899 года, он попросил у родителей разрешения понаблюдать с другом Сэмом за полным затмением Луны. Наблюдения длились всю ночь.

Его оценки в Уитоне были неплохими, но не блестящими. Нельзя не заметить, что будущий астроном мало занимался математикой. Трудности с правописанием не оставляли Хаббла до конца жизни. Возможно, он не был достаточно упорен в заучивании правил орфографии родного языка, которая, что и говорить, часто не поддается логическому объяснению. У Эдвина всегда имелись свои собственные теории по любому вопросу, и он всегда сомневался в том, что рассказывали ему учителя.

В 17 лет он поступил в Чикагский университет. Несмотря на то что Уитон располагался недалеко, его отец Джон предпочел, чтобы сын жил в кампусе. Но в чем заключалась эта учеба? Мальчик хотел изучать астрономию, но родитель сопротивлялся: в его глазах изучение астрономии было сродни чудачеству. Сын должен был заниматься чем-нибудь разумным, например правом, как и сам Джон. Эдвин знал, насколько непреклонным может быть отец, поэтому прибег к следующей стратегии. Он совмещал занятия по введению в право и подготовительные занятия по науке и технике, скрывая при этом, что они нужны для высших курсов по астрономии. Юноша надеялся (впрочем, безосновательно), что после первого года обучения отец изменит свое мнение.

Эдвин Хаббл, я наблюдал за тобой четыре года и никогда не видел, чтобы ты занимался больше десяти минут [ужас на лицах Эдвина и его родителей]. Перед нами будущий студент Чикагского университета [радость на лицах Эдвина и его родителей].

Слова заведующего Уитонской школой в день выпуска Хаббла

Занятия по науке и технике в первый год включали, помимо математики и химии, желанную описательную астрономию. Преподавателем этой дисциплины был доктор Мультон, имевший невероятное имя Форест Рей. Вероятно, ему понравилась жадность, с которой Эдвин предвкушал, как двинется вглубь этой науки. Книгу Мультона Introduction to Celestial Mechanics («Введение в небесную механику») Хаббл хранил на своей полке в течение всей жизни. Гораздо меньший энтузиазм у Эдвина вызывало желание его учителя доказать совместимость науки и религии.

Чикагский университет должен был казаться молодому Хабблу прекрасным. Он был построен как подражание английским Оксфорду и Кембриджу, и даже его Митчел-тауэр была построена по образу Магдален-тауэр в Оксфорде. Так же как и здания, образование стремилось к древним, благородным, знаменитым традициям элитарности британского образца. Такая обстановка должна была стимулировать желание учиться в настоящем Оксфорде и Кембридже.

Эдвину приходилось терпеть насмешки над новичками, которые можно встретить во всех университетах и колледжах мира. Он и сам участвовал в этих насмешках, когда на втором курсе подключился к забрасыванию яйцами студентов-теологов. Эта шалость имела довольно серьезные последствия и дошла до ушей энергичного Джона, который даже захотел забрать сына из университета. К счастью, более милосердный дедушка Мартин, веривший в прекрасное будущее внука, постарался успокоить крутой нрав отца.

В Чикагском университете физика была очень престижной дисциплиной. В 1907 году, когда Хабблу исполнилось 18 лет, заведующий кафедрой физики Альберт Абрахам Майкельсон получил Нобелевскую премию за измерение скорости света. Во время знаменитого опыта с интерферометром, поставленного с Эдвардом Морли, было доказано, что скорость света неизменна относительно направления Земли в течение года. Это был шах по отношению к теории эфира как среды, в которой распространяются электромагнитные еюлны. Возможно, именно на основе этого опыта Эйнштейн сформулировал релятивистский принцип инвариантности скорости света. Следует отметить, что Нобелевская премия по физике Майкельсону была первой, присужденной американцу.

Доцентом Майкельсона был второй будущий Нобелевский лауреат по физике 1923 года — Роберт Эндрюс Милликен. Он был знаком с Хабблом, так как вел у него курс механики, молекулярной физики и теплоты. Хаббл закончил двухлетнюю программу, получив диплом о среднем специальном образовании по физике, при этом так и не прослушав отдельного развернутого курса по астрономии. Интересно, что Милликен предложил Хабблу должность лаборанта, и молодой Хаббл некоторое время работал в его лаборатории.

Милликен получил Нобелевскую премию в 1923 году за доказательство существования электрона и определение его заряда, который до недавнего времени считался минимальным существующим зарядом. Что делал Эдвин в его лаборатории? Мы этого не знаем. В своей автобиографии Милликен не упоминает Хаббла, на тот момент уже достигшего славы.

Впрочем, Милликен не был астрономом, а все знания Хаббла в этой области сводились к занятиям Фореста Рея Мультона. Однажды дед спросил Эдвина о сияющей звезде, которой оказался Марс. Его траектория такова, что расстояние от этой планеты до Земли часто меняется, поэтому она светит с разной силой. Хаббл рассказал деду, что разница вызвана гравитационными помехами между планетами, что было очевидной астрономической ошибкой: помехи, конечно, существуют, но они незначительны. Впрочем, эта ошибка не должна нас удивлять. В биографиях многих величайших ученых можно найти связанные с грехом неопытности страницы, о которых не принято упоминать.

Наука — постоянно прогрессирующий вид деятельности человечества. Опыт позитивного знания передается от поколения к поколению.

Эдвин Пауэлл Хаббл, «Царство туманностей» - (1936)

Возможно, самой важной эпохой в образовании Хаббла стало пребывание в Англии, когда он в течение трех лет учился в Оксфорде по стипендии Родса. Там юноша превратился в убежденного англомана, о чем мы еще поговорим.

Как и можно было ожидать, право показалось Эдвину скучным, но он обещал отцу не заниматься астрономией. В своих письмах родителям он не сообщал, что подружился с Гербертом Холлом Тёрнером, профессором астрономии Оксфордского университета, жившим вблизи от обсерватории. Эдвин несколько раз ужинал в доме профессора, а госпожа Тёрнер относилась к нему с материнской нежностью.

У Хаббла, как студента Оксфорда, были довольно длинные каникулы, которые он использовал для путешествий, в основном по Германии, где лично почувствовал предвоенное напряжение.

В Оксфорде Эдвин смог общаться с другими астрономами, друзьями Тёрнера. Однажды они случайно завели разговор о теориях Мультона — именно того ученого, который преподавал у Хаббла. Мульгон был известен астрономам, но его слава не выходила за пределы научного сообщества. В ответ на критику теории Мультона Эдвин вмешался в разговор, заявив, что они неправильно поняли эту теорию. Астрономы посмотрели на юношу со смесью удивления и снисхождения. Студент, изучавший право, осмеливался высказывать свое мнение по специальным вопросам астрономии? Хаббл представил свои аргументы примерно так:

«Угловой момент Солнца не мог позволить сформировать протопланетарные кольца Лапласа. Теория Мультона — Чемберлена о планетезималях, которые были выброшены Солнцем и впоследствии слились между собой в динамических зонах, образовав большие планеты, лучше объясняет затмение в мае 1900 года...»

Хаббл продолжал объяснять теорию, а астрономы испытывали потрясение: студент права читал им лекцию по астрономии!

Когда Эдвин вернулся из любимого Оксфорда в Луисвилль, он понял, что не может заниматься правом. Он хотел быть астрономом, но ему не хватало специальных знаний. Юноша попробовал несколько работ — он был учителем испанского и физики, переводчиком коммерческих писем с испанского на английский и наоборот, возможно кем-то еще — и наконец решил написать своему преподавателю астрономии Форесту Рею Мультону и спросить, не может ли он найти какую-нибудь стипендию, чтобы Хаббл мог защитить работу по астрономии.

Мультон ответил отказом, но передал эту просьбу Эдвину Фросту, директору Йеркской обсерватории при Чикагском университете. Даже больше: он сделал так, чтобы оба Эдвина могли общаться напрямую, и было решено, что Хаббл пройдет подготовку в обсерватории в 100 км от Чикаго, в Уильямс Бей. Кроме того, Мультон посоветовал Хабблу поторопиться, чтобы принять участие в собрании Американского астрономического общества. Хаббл последовал этому совету.

Впоследствии, после окончания Первой мировой войны и перед началом работы в May нт-Вил сон в Кембридже, Эдвин прослушал лекции по сферической астрономии Артура Эддингтона (1882-1944). Курс был очень коротким, тема — не первой значимости, да и преподаватель, один из величайших астрономов всех времен, был не Демосфеном. Об Эддингтоне говорили, что за всю жизнь он не смог закончить ни одной фразы.

Мы не знаем, почему родился наш мир, но мы можем понять, что это за мир, по крайней мере его физические аспекты.

Хаббл своей жене, в один из тех редких моментов, когда он говорил о религии

Как видите, описательная астрономия у Мультона и краткие лекции по сферической астрономии у Эддингтона — вот и все астрономическое образование Хаббла. Однако отсутствие систематических знаний компенсировалось умениями, умом и памятью. Исследователь прекрасно знал небо. Когда он рассматривал фотопластинку, то мог заметить малейшее изменение по сравнению с предыдущей. Так, Хаббл был способен обнаружить новую звезду галактики прямо на пластинках. Он умело обращался с телескопами, пластинки были разбросаны по его столу в творческом беспорядке, но при необходимости он всегда выхватывал именно ту, которая была нужна в данный момент. Он знал купола лучше, чем собственный дом, двигался по ним с ловкостью акробата, добиваясь наибольшей эффективности работы телескопов даже при плохом сиинге (астрономический термин от английского seeing — качество точечных изображений при атмосферной турбулентности).

С наступлением ночи, когда холод сковывал пальцы и астрономы изо всех сил старались сконцентрировать внимание, Хаббл оставался активным и готовым к работе. С телескопами в то время нельзя было терять ни секунды, нужно было использовать каждый миг темноты. Когда купол закрывался и в лучах брезжившего рассвета люди, шатаясь, словно сомнамбулы, возвращались в комнаты, Хаббл был все так же бодр и свеж.

Несмотря на строгое пуританское воспитание, он быстро прекратил посещать церковь и не любил разговаривать о религии или о возможной связи его работы с религией. При этом ученый не жалел денег на книги по древним религиям и теологические работы.

ХАРАКТЕР

Ребенком Эдвин был очень чувствительным и ласковым, и никто не мог предвидеть, что, повзрослев, он станет высокомерным, резким и бескомпромиссным. У своих коллег он вызывал или восхищение, или раздражение — третьего было не дано.

С детством Эдвина связан один эпизод, который мог иметь для мальчика серьезные психологические последствия. Вирджиния, его сестра, которая была старше на один год, постоянно ломала игрушечные замки шестилетнего Эдвина, и он решил наказать ее, наступив ей на руку. Девочка расплакалась, и Эдвин подумал, что хорошо проучил сестру. Но через несколько дней Вирджиния неожиданно умерла, и мальчик винил себя в ее смерти. Он был так безутешен, что родные начали беспокоиться о его собственном здоровье.

В 1901 году в Уитонской школе мальчик начал показывать свой непростой характер. Один из его товарищей рассказывал:

«У Эда вообще не было друзей... По большей части это была его собственная вина, так как он никогда не проявлял желания подружиться с кем-нибудь из нас. Он по натуре был высокомерен и считал, что у него на все есть ответы».

Но в этой же школе стала заметна и природная одаренность мальчика. Одна из его учительниц, мисс Грот, предсказала: «Эдвин Хаббл будет одним из самых блестящих представителей своего поколения». Любопытно, что даже в возрасте 12 лет он вызывал по отношению к себе самые противоречивые чувства: одни замечали прежде всего его дурной характер, а другие были восхищены его одаренностью.

Соревновательный дух Эдвина также проявился довольно рано. Однажды его товарищ в Оксфорде Элмер Дэвс был сильно подавлен и сомневался в том, что ему удастся реализовать себя. Он признался Эдвину, что предпочел бы быть первым в провинции, чем последним в Риме. Эдвин ответил: «А почему не первым в Риме?»

Когда он находился рядом с тобой, ты становилась единственным для него человеком на свете, но, чуть отдалившись, он забывал о тебе. Его голова всегда была где-то в облаках.

Хелен, одна из младших сестер, о Хаббле

В Оксфорде Эдвин ничем особо не увлекся: ни теми занятиями, которых требовал от него отец, ни теми, которые он ему запрещал. Однако времени даром юноша не терял. Отцу он, немного лицемеря, писал: «Мои амбиции на данный момент сводятся к книге и удобному креслу у камина». Это совершенно не согласуется с активной деятельностью Хаббла и его участием в разных авантюрах. В другом письме есть и такие слова: «Я не могу видеть, куда иду, но я нахожусь на своем пути».

Эдвин скрывал от родителей свои колебания перед выбором: скучная карьера юриста или увлекательная астрономия?

Вернувшись домой, он по-прежнему требовал от своей матери, чтобы она, несмотря на тяжелое положение семьи, готовила чай с тортом для его старых друзей по стипендии Родса.

Это вызывало досаду у сестер Эдвина даже много лет спустя.

Хаббл имел широкий кругозор и любил удивлять друзей и коллег блеском знаний. Но иногда этот блеск был дешевой позолотой, а его многознание граничило с позерством. До ужина в ночи наблюдений Эдвина можно было застать за чтением Британской энциклопедии, в которой он изучал статьи о каких-нибудь понятиях или знаменитостях. А во время ужина юноша невзначай заводил разговор о прочитанном. Когда его собеседники признавали, что мало знакомы с темой, или допускали какую-либо неточность, потому что не могли вспомнить детали, Хаббл важно поучал их или поправлял. Чтобы подтвердить свои слова, он обращался к Британской энциклопедии, на которую, конечно же, мог без опасений опереться, ведь всего несколько минут назад он уже просматривал нужную статью... Все это раздражало собеседников, особенно когда они поняли, что Эдвин читает энциклопедию непосредственно перед дискуссией, причем тот самый том, который потом с такой театральностью разыскивает.

Во время Второй мировой войны его отправили в Абердин, а затем на остров Спесути в качестве главы отдела внешней баллистики, и там Хаббл также стремился впечатлить своих гостей. Получая официальные письма от правительства, ФБР или с грифом «Секретно», он при посторонних мог театрально выбросить их в корзину для бумаг, не вскрывая. Зрители этого спектакля поражались пренебрежению Эдвина к официальным бумагам, однако, едва они уходили, Хаббл бросался к корзине, чтобы достать корреспонденцию.

КРАСАВЕЦ ХАББЛ

Эдвин отличался атлетическим телосложением, что позволило ему в юности достичь успехов в разных видах спорта и поддерживать высокую самооценку в более старшем возрасте. Сестры, говоря о красоте брата, особо отмечали его рост: шесть футов и два дюйма (примерно 1, 90 м), на дюйм ниже отца. Этот способ измерения красоты напоминает характеристику качества телескопа по диаметру. В молодые годы вес Хаббла был около 84 кг. К этим поистине олимпийским пропорциям можно добавить быстроту и ловкость, так что юноше пророчили скорее будущее блестящего спортсмена, чем астронома. По свидетельствам его друга Сэма, уже в 11 лет Эдвин поражал окружающих мастерством конькобежца и головокружительными пируэтами.

Учитывая высокий рост Хаббла, неудивительно, что он занимался баскетболом, был заметным игроком в команде Уитона и часто упоминался в местной прессе. Также Эдвин начал занятия американским футболом и даже достиг успехов, но вскоре отец запретил ему заниматься этим видом спорта, считая его опасным и грубым. Как он ни старался переубедить отца, тот оставался непреклонен, поэтому Уитонский феномен, как называли Эдвина, не вошел в команду по американскому футболу. Странно, но при этом его родители совершенно не возражали против занятий боксом.

Нельзя не упомянуть и достижения Хаббла в прыжках с шестом, прыжках в длину и высоту, метании гири, диска и молота, в существовавшем тогда беге на милю и беге с препятствиями на 110 и 220 м. Вот некоторые его рекорды: прыжки в длину — 5,59 м, в высоту — 1,74 м (Эдвину в это время было 17 лет, прыгнул он перекатом). В метании тяжестей его результат превосходил 12 м. В Чикагском университете Хаббл принимал участие во всех важнейших баскетбольных матчах.

В студенческие годы летом Эдвин находил себе сезонную работу в районе Великих озер, и там с ним случалось множество происшествий, о которых он рассказывал сестрам. Однажды на Эдвина напали двое воров, однако он только презрительно усмехнулся и продолжил свой путь. Тогда его шеи коснулось лезвие ножа. Хаббл быстро развернулся и сбил с ног одного из нападавших, тот упал как подкошенный, а его товарищ поспешно скрылся.

Нужно признать, что большая часть его подвигов и приключений, свидетели которых отсутствовали, вероятнее всего, существовали лишь в воображении Хаббла. Эдвин старался этими рассказами произвести впечатление на свою жену Грейс, которая наивно записывала все в дневник. Но, как известно, у лжи ноги коротки, поэтому сегодня мы можем сказать, что честность не была главным достоинством Хаббла.

Тем летом с Эдвином произошел и другой случай: он вместе с одним из товарищей должен был сесть на последний поезд, чтобы вернуться домой. Но поезд не пришел, и они три дня шли пешком без еды. Выйдя наконец к цивилизации, Хаббл, на котором нельзя было заметить и тени утомления, высокомерно, спокойно и безмятежно сказал: «Мы могли бы убить дикобраза или лань, но необходимости в этом не было».

Во время учебы в качестве стипендиата Родса в Оксфорде Эдвин также успешно занимался разными видами спорта, в том числе участвовал в знаменитых регатах, где Оксфорд соперничал с Кембриджем. Также юноша увлекался боксом и даже, как заверял он сам, был знаком с чемпионом Франции в тяжелом весе. Он не оставлял и атлетику, в которой вновь добился значительных успехов в прыжках в высоту, метании молота и гири, беге с препятствиями на 110 м и скоростном беге.

Хаббл часто совершал велосипедные путешествия по Европе. Впервые посетив Германию, он проехал 1500 км и добрался до Дуная. Благодаря атлетическому сложению и изящным манерам его приглашали в самые уважаемые дома, в том числе и к преподавателям. Супруга Герберта Холла Тёрнера, профессора астрономии Оксфордского университета, однажды пригласила его на ужин, когда у них в доме гостила ее подруга. После ухода Хаббла эта подруга заметила:

«Ты предупредила о том, что пригласила на ужин студента Королевского колледжа, но не говорила, что речь идет об Адонисе».

Однажды во время каникул Эдвин совершил поездку из Оксфорда в Киль. Ему очень понравились люди в этом городе — благородные, сильные, с обостренным чувством чести, готовые защищать ее на дуэлях с помощью сабли и пистолета. Хаббл подружился с неким Крюгером, который хотел научиться боксировать в обмен на уроки фехтования саблей. Также Хаббл начал заниматься теннисом и смог сразиться с лучшими игроками: даже в незнакомом виде спорта он не мог проиграть.

В один прекрасный день Эдвин отправился на море поплавать. Вдруг он услышал женский крик о помощи. Красавица- блондинка не могла справиться с отливом, уносившим ее все дальше от берега. Естественно, Хаббл бросился в воду и спас девушку. Впоследствии Эдвин даже подружился с ее мужем, однако позже, к удивлению Хаббла, тот обвинил спасителя в непозволительном отношении к жене и потребовал сатисфакции. Это был настоящий вызов по всем правилам кильских дуэлей. Так как вызов касался чести женщины, поединок должен был состояться на пистолетах. Все было устроено согласно дуэльным правилам немецкого города. После отсчета шагов и поворота Хаббл с бесстрастным лицом специально выстрелил в воздух. Немец в ответ также выстрелил в воздух. Дуэль закончилась без жертв, честь участников была восстановлена.

По всей видимости, это не единственный случай, когда Хаббл спасал чью-то жизнь. Когда он уже работал в Иеркской обсерватории, расположенной рядом с прекрасным озером, в котором ученый и сам часто плавал, жена одного из профессоров упала в воду и чуть не утонула. Эдвин бросился спасать ее, хотя утопающая в ответ била его руками и ногами, как это часто бывает. К счастью, глубина была небольшой, так что он посадил женщину себе на плечи и пошел ногами по дну к берегу: ее голова находилась над водой, голова Хаббла — под водой, ему пришлось задержать дыхание, пока он не добрался до отмели у берега. Однако благодарность профессора отдавала холодностью: казалось, он не был рад бесстрашию спасителя.

Когда во время Первой мировой войны Хаббл пошел добровольцем в американскую армию и стал пехотным капитаном, один полковник, профессиональный военный, с презрением оценивавший подготовку таких, как Хаббл, — недавно поступивших и прошедших краткий курс, — решил преподать новичкам урок. Полковник вошел в тир, достал револьвер и прицелился. Из нескольких его выстрелов какие-то попали в цель, какие-то легли совсем близко. Он с гордостью улыбнулся, глядя на капитана Хаббла и других солдат, и убрал револьвер в кобуру. Хаббл спокойно достал свой револьвер и выстрелил несколько раз, все его пули легли точно в центр мишени. Полковник Чарльз Хаулэнд почувствовал, что его гордость уязвлена. Однако позже он очень ценил Эдвина.

Но время шло, прекрасное лицо Хаббла избороздили морщины, а атлетическое тело начало терять силу. Боксер, атлет и баскетболист в прошлом, теперь он стал специалистом в ловле форели.

У Хаббла было мало учеников, так как его исследования занимали все больше времени. Но в зрелые годы у ученого был один поистине замечательный ученик — Аллан Сандаж. Когда молодой Сандале прошел собеседование у знаменитого Эдвина Хаббла, тому было 60 лет.

И Эдвин, и Грейс показались Аллану непроницаемыми и сдержанными. Хаббл, которым он восхищался на фотографиях и ставил в один ряд с Коперником и Кеплером, поразил его болезненным обрюзгшим лицом и сильной сединой. Но Сандаж отметил и квадратные щеки, и холодный взгляд, свидетельствовавшие, по мнению ученика, о благородстве, и помахивание тростью на английский манер.

Личное общение Сандажа с его учителем было совсем коротким. Скоро тот уехал на Рио-Бланко, в Колорадо, там у Хаббла случился сердечный приступ, потребовавший длительного восстановления. Однако даже короткая совместная работа учителя и ученика принесла плоды: Сандаж стал известным астрономом, продолжателем трудов Хаббла, и современные астрономы очень ценят его вклад в науку.

АНГЛОМАНИЯ

Эдвин Хаббл был настоящим британцем, который родился и вырос в Миссури. Он приложил всю свою энергию и интеллектуальные усилия, чтобы получить стипендию Родса, позволявшую ему поехать на учебу в Англию. Вернулся он через три года, при этом усвоив не только английские привычки, но и чистейший оксфордский выговор. Расстаться с британским акцентом Хаббл так никогда и не смог. Более чем вероятно, что его новые манеры производили неприятное впечатление на будущих коллег, которые знали о том, что он родом из США.

Знакомый Хаббла Уоррен Олт, американский студент и будущий историк, так описывал Эдвина после двухлетнего пребывания в Оксфорде:

«Он носил трость и говорил с британским акцентом, который едва ли можно было понять. [...| Эти два года превратили его в фальшивого английского джентльмена, такого же фальшивого, как и его акцент. [...] Я решил, что Оксфорд не сможет сделать этого же со мной».

Другой товарищ Хаббла, стипендиат Родса из Айовы, рассказывал:

«Мы смеялись над его попытками приобрести этот вариант английского произношения, в то время как остальные пытались сохранить родной выговор. Даже матери Эдвина приходилось вновь и вновь перечитывать письма сына — они казались ей такими странными, что возникали сомнения в их авторстве».

Однажды Хаббл посетил Испанию. Об этом путешествии известно очень мало. Он был в Кадисе, и, предположительно, ему пришлось проехать по всей стране, но данных об этом не сохранилось. В Кадисе жил друг Эдвина, сын английского экспортера вина из Хереса. Там, в Хересе, Хаббл посетил погреба Гонсалеса Биасса, видел знаменитые бочки Христа и 12 апостолов, попробовал легендарные «Тио Пеле» и «Паломино». Дегустация вин 12 апостолов и Христа, бочка которого в 33 раза больше, имеет свою традицию: перед ее началом посетители должны оставить образцы своих подписей. Потом им предстоит попробовать 12 разных видов хереса, а затем — снова расписаться. Подписи до и после, естественно, очень различаются. Хаббла поразило, что на бочках он увидел автографы выдающихся людей, в том числе короля Испании. В то время сам Эдвин еще не был известен, но сегодня мы можем отыскать на одной из старых бочек автограф знаменитого астронома.

Кажется странным, что из всего путешествия Хаббла по Испании до нас дошел только этот эпизод, при том что англичане интересовались этим регионом и оставили в нем свой след. Известно, что Хаббл выучил испанский, движимый природным любопытством и возможностью использовать этот язык в сфере коммерческих отношений с Южной Америкой. Мы уже говорили о том, что после возвращения из Оксфорда он давал уроки испанского, и это значит, что язык он знал довольно хорошо. Интересно, что эти знания он приобрел за такой короткий срок, не придавая большого значения занятиям.

Из эпизода с хересом мы можем сделать вывод, что Хаббл не слишком строго соблюдал приказ отца не употреблять алкоголь. В то время Эдвин умеренно пил пиво, пробовал некоторые французские вина и, как примерный англичанин, отдавал должное портвейну и хересу.

До последних дней жизни Хаббл говорил на более чистом английском языке, чем сами оксфордцы. На одной церемонии его попросили представлять Оксфордский университет, и ученый подумал, что поскольку речь идет о старейшем университете мира, он окажется первым в ряду докторов в их академических одеяниях. Но Хабблу пришлось вынести «унижение»: впереди него оказался самый маленький в процессии ученый- француз, представлявший Парижский университет, который был древнее Оксфорда.

МАЙОР ХАББЛ

Одна из черт характера Хаббла, вызывающая наибольшее неприятие, — его любовь к военному делу. Ученый пережил две мировые войны и в обеих участвовал как доброволец. Он очень хорошо понимал, какую опасность представляет Германия, и решительно заявлял об этом. Такое поведение делает честь Хабблу, хотя нужно признать, что его волновало спасение не целого мира, а исключительно любимой Британии.

Под моим командованием 25 офицеров, а в моем батальоне 600 человек. Я тренирую офицеров, а они тренируют моих людей.

Из письма гордого Хаббла матери о его пребывании в Кэмп-Гранде

Нужно отмстить, что военный образ жизни, характерный для полевого лагеря, ученый распространил и на мирный период. Хаббл работал за телескопом, одетый в военную форму, и вел себя при этом так, будто обсерватория была казармой. В Первую мировую войну ему было присвоено звание майора, и Эдвину нравилось, когда его называли «майор Хаббл». Известно, что именно так обращался к ученому его верный помощник Мильтон Хьюмансон (1891-1972), ключевая фигура для понимания науки начала XX века. Харлоу Шепли, тоже астроном и при этом недруг Хаббла, говорил, что тот не наблюдает за галактиками, а словно ведет битву у телескопа и специально для этого надевает форму.

ПЕРВАЯ МИРОВАЯ ВОЙНА

Временно отложив поступление на работу в обсерваторию Маунт-Вилсон, Хаббл в мае 1917 года записался добровольцем. Первым пунктом назначения стал Форт Шеридан, рядом с Эвастоном, где Эдвин провел часть детства, — там проходили военную подготовку добровольцы из Иллинойса. Хаббл выбрал пехоту. Вскоре, благодаря его успехам в военном деле, ему поручили тренировать других добровольцев — например, учить их во время ночных переходов ориентироваться по звездам.

Впоследствии его в чине капитана перевели в Кэмп-Гранд, к югу от Рокфорда в Иллинойсе. Кэмп-Гранд был большим военным лагерем, в ту пору еще недостроенным. Его размеры планировалось увеличить до 1400 зданий для размещения 115 тысяч солдат. Капитан Хаббл стал командовать вторым батальоном 343-го полка.

Все добровольцы мечтали скорее пересечь Атлантику и принять участие в боевых действиях. Решение об отправке капитана Хаббла на фронт было принято в июле 1918 года. На корабле он тайно надеялся на атаку немецкой субмарины и ни на секунду не расставался с револьвером, готовый отразить эту атаку. Однако плавание завершилось успешно, и они высадились неподалеку от Саутгемптона.

Первым встреченным противником стали не немцы, а испанский грипп. Ужасная эпидемия испанки унесла жизни от 30 до 50 миллионов европейцев. Природа вируса, как и страна его происхождения — несмотря на название, оставалась неизвестной. Возможно, ошибочное мнение о том, что грипп принесен из Испании, связано с тем, что воюющие страны скрывали реальные потери, а Испания в те годы была нейтральной страной, и в ней не утаивались реальные цифры умерших, достигшие поистине дантовских масштабов.

ХАРЛОУ ШЕПЛИ

Из множества врагов Хаббла нужно выделить Харлоу Шепли (Нэшвилл, Миссури, 1885 — Боулдер, Колорадо, 1972). Перед поступлением в университет Миссури, не зная, какую специальность выбрать, Шепли решил пойти по алфавиту. Первой наукой была археология, но он даже не знал, как произносится это слово (английское слово archaeology действительно трудно прочитать правильно). Следующей шла астрономия. Шепли работал в Принстоне под руководством Генри Рассела, его работа касалась двойных переменных звезд, по этой теме в 1914 году он защитил диссертацию и сразу же поступил в обсерваторию Маунт-Вилсон. Там он познакомился сХабблом, и с первого взгляда они не понравились друг другу. Шепли, как и Хаббл, был из Миссури. Но что за дурацкий акцент был у этого выскочки? Что за дурацкую форму он надевал для наблюдений? Учитывая, что у самого Шепли характер был не сахар, стычка оказалась неизбежной.

Моногалактическая Вселенная

Шепли предполагал, что Вселенная ограничивается Млечным Путем, что островных вселенных не существует, как не существует и других галактик. При этом именно он доказал, что размеры Млечного Пути значительно превышают известные. По распределению шаровых сгустков Шепли сделал вывод, что Солнце не является центром Млечного Пути, и очень точно определил предполагаемый центр. В столкновении с Хабблом этот ученый проиграл, потому что слишком горячо отстаивал теорию моногалактической Вселенной. Если бы Шепли сохранил чуть больше объективности, если бы он подождал до тех пор, пока полученные данные не помогут определить вид Вселенной, и если бы он не ушел из Маунт-Вилсона в такой решающий момент, возможно, он смог бы занять в науке место Хаббла. Шепли и Хаббл испытывали взаимную ненависть, но, что парадоксально, уважительно относились к научной работе друг друга. Каждому из них перед публикацией было интересно, что скажет на это оппонент. Будучи врагами, они наблюдали за достижениями друг друга, и такая научная дуэль оказалась весьма плодотворной для развития науки, ведь соперничество вдохновляет. Шепли скоро назначили директором Гарвардской обсерватории, и этот пост он занимал до самой смерти в 1972 году. Его жена Марта Бец Шепли, по всей видимости, значительно помогала ему в работе, однако степень ее участия невозможно установить достоверно.

Кроме того, Шепли был мирмекологом, то есть специалистом по поведению муравьев. Он хотел опубликовать свое открытие, заключавшееся в том, что перемещение муравьев имеет очевидную связь с температурой и, соответственно, со временем суток, в научном издании Маунт-Вилсона, однако эта работа была нетипичной для обсерватории, и ему отказали в публикации.

Харлоу Шепли, коллега, великий астроном и великий недруг Хаббла.

Странно, но эпидемия забирала молодых, щадя стариков и детей. Испанка унесла больше жизней, чем война. Смерть опустошала города и поля, поражая каждого десятого солдата. Однако Хаббл не пострадал.

Потом была высадка в Бордо. Немцы уже отступали, и Эдвин вернулся в США, так и не исполнив своего желания вступить в бой. Однако, судя по его рассказам, он дождался своего славного часа. Рядом с Мецем, когда немецкие войска отступали, взорвавшаяся рядом граната сбила его с ног, и Эдвин потерял сознание. Очнулся он в полевом госпитале, раненый.

Особенно пострадал локоть, который после этого частично потерял подвижность и уже не разгибался полностью. После того как сознание вернулось к Хабблу, он ушел из госпиталя, никому ничего не сказав, потому что никто не занимался им. Возможно, обстоятельства ранения являются очередной выдумкой Хаббла (который таким образом хотел поразить жену), потому что когда он прибыл во Францию, уже было подписано перемирие, так что взрывы немецких гранат рядом с их позициями были крайне маловероятны. За участие в Первой мировой войне Хаббл был награжден шевроном, который выдавался после ранений — эта нашивка на рукав представляла собой желтый треугольник с вершиной, направленной вверх, на червленом поле. Также Эдвину присвоили звание майора, и теперь он навсегда превратился в майора Хаббла.

Война осталась позади. По этому поводу была устроена шумная вечеринка, от участия в которой Хаббл не думал уклоняться, несмотря на данное отцу обещание не пробовать спиртного. Эта был первый случай, когда он злоупотребил алкоголем (или, может быть, второй, если учесть испанский херес), но и причина была веской. На следующий день из-за похмелья Эдвин ничего не мог вспомнить, но товарищи рассказали ему, что он блестяще выступил с длинной зажигательной речью. Хаббл ответил: «Хотел бы я это послушать».

Пожалуйста, приезжайте как можно скорее, потому что 100-дюймовый телескоп скоро поступит в обсерваторию, и это откроет много возможностей для работы.

Из письма Хейла Хабблу в связи с задержкой его приезда в обсерваторию Маунт-Вилсон

После перемирия добровольцы вернулись в США, но Хаббл воспользовался своим пребыванием в Европе, чтобы снова посетить Англию. И это было тем более поразительным, что в то же время сам директор обсерватории Маунт-Вилсон ждал его на работу.

Хаббл в костюме атлета в 1906 году во время учебы в Уитонской школе.

Артур Эддингтон, астроном, занятия которого по сферической астрономии посещал Хаббл. У них завязались долгие дружеские отношения.

Хаббл (второй ряд, второй слева) с друзьями в 1914 году.

Хаббл поехал в Кембридж, где в Тринити-колледже ему представилась прекрасная возможность увидеть подлинные бумаги Исаака Ньютона, причем не только его знаменитые «Начала», но и маленькую книжечку со списками ежедневных покупок. Он смог прислониться к яблоне, выращенной из того самого яблока, которое обессмертило Ньютона. Кроме того, как мы уже сказали, он смог присутствовать на занятиях Артура Эддингтона по сферической астрономии, занять место за High Table (Высоким столом), вдохнуть чистого воздуха колледжей, вновь восхититься необычными традициями Кембриджа, которые, как это ни парадоксально, во все времена помогали открывать новые страницы науки.

Хейл с нетерпением ждал возвращения Эдвина. Из-за обещания, данного им какому-то неизвестному Хабблу, ему уже пришлось отказать нескольким многообещающим астрономам, а новый сотрудник все не ехал и не ехал.

Перед началом работы Хаббл посетил Ликскую обсерваторию — он пришел туда в военной форме и представился: «Майор Хаббл». С тех пор в Ликсе все с некоторым ехидством говорили о нем только как о «майоре Хаббле». На его папке для ежедневной работы было написано: «Майор Эдвин П. Хаббл, 343-й пех.». Именно так, в военной форме, Хаббл прибыл в Маунт-Вилсон, где должна была решиться его судьба. Он говорил с претенциозным акцентом, не замечая иронических улыбок за спиной, особенно со стороны Шепли, родившегося, как и сам Хаббл, в Миссури.

ВТОРАЯ МИРОВАЯ ВОЙНА

Как можно догадаться, после начала Второй мировой войны майор Хаббл вновь был готов идти в битву. Ему исполнился 51 год, и он стал знаменитым ученым. Хотя война и называлась мировой и в ней участвовали разные страны, а от гитлеровской Германии нужно было защищать всю Европу, военный пыл Хаббла был направлен исключительно на спасение любимой Англии.

Он начал участвовать в радиопрограммах, вступая в дебаты с теми, кто считал, что США должны воздерживаться от вступления в войну. Чаще всего его оппонентами были представители антибританского комитета «Америка прежде всего» (American First Committee). Хаббл участвовал в милитаристских обществах, в которых заметную роль играл нобелевский лауреат из Чикаго Роберт Милликен. Эдвин произносил страстные речи в поддержку исключительно Англии, а не всей Европы, и когда ему указали на этот выраженный пробританский настрой, Хаббл ответил: «Естественно, я ведь выступаю за цивилизацию».

Такая активность и энергия обернулись появлением новых врагов. Ученый постоянно получал письма с угрозами, но позиция Хаббла и его жены не менялась, причем храбрость он проявлял не только на словах. Армия США нуждалась в помощи ученых. Хабблу предложили сотрудничество с Абердинским испытательным полигоном в Мэриленде, где имелся отдел внешней баллистики, решавший как военные, так и гражданские задачи. На этом полигоне ученый начал работать в должности подполковника, однако звание ему так и не присвоили. Как признавался сам Хаббл, первое, что он сделал после получения предложения, — нашел в словаре слово «баллистика».

Вначале он работал как ученый-консультант, а потом стал начальником отдела внешней баллистики. Хабблу предложили хорошую зарплату, превышающую его доход в Маунт-Вилсоне. Очевидно, он работал добросовестно, качественно, а может быть, даже безукоризненно. Все оружие, которое США использовали в войне, было изучено и опробовано в его отделе: обнаружение субмарин, таблицы выстрелов для танков, пушек, базук, ракет и многого другого — все было проанализировано с участием Хаббла. Ученый руководил отделом, где кроме военных работали математики, эксперты по вычислительным системам, физики, химики и так далее — все они были добровольцами, как и он сам. Майор Хаббл чувствовал себя в этой среде как рыба в воде.

Здесь и там Англия нам помогла. Как теперь мы можем помочь Англии?

Заявление Хаббла в начале Второй мировой войны в характерном для него англофильском духе

Скоро Абердинский полигон занял остров Снесути — более защищенное место, учитывая секретный характер работы. В центре Спесути находилась постройка XIX века — охотничий домик с привидениями, брошенный хозяевами. Эдвин не мог жить без Грейс, Грейс не могла жить без Эдвина, поэтому ему пришлось достать разрешение, чтобы отремонтировать и занять этот дом. Даже после ремонта он скорее напоминал большую хижину, но стал для Хабблов семейным гнездышком. Оно было мало похоже на их шикарный особняк, но именно здесь Эдвин и Грейс пережили самые романтические моменты в жизни. Удобств было мало, здесь же жила колония крыс, от постоянных испытаний и взрывов стены домика тряслись, а его окна шли трещинами. Однажды взрывная волна вырвала даже дверь в дом, но главным для супругов было то, что они вместе. Разлука, которую пришлось перенести Хабблам после начала работы Эдвина в Абердине, осталась позади.

Однажды, когда Хабблы уехали в Вашингтон, дом сгорел. Солдатам приказали починить его, и они так хорошо и быстро все переделали, что Грейс даже пожалела, что этот дом не сгорел раньше. Однако война закончилась, и им нужно было возвращаться к обычной жизни, в свой великолепный особняк и к работе в Маунт-Вилсон. Со слезами на глазах Хабблы прощались с хижиной, в которой пережили столько романтических минут. Жизнь в ней была трудной, но по-своему прекрасной. Можно представить себе, каким неустроенным был этот дом, если после войны его решили снести, потому что, по мнению военных, он не был приспособлен для жизни даже после ремонта.

Хотя Хаббл проявлял себя как явный «ястреб» в вопросах войны и мира, он, несмотря на оказываемое давление, не захотел участвовать в Манхэттенском проекте. Его публичное выступление после атомной бомбардировки Хиросимы, в котором он критиковал использование ядерного оружия, достойно уважения. По мнению Хаббла, необходимо было всеми силами избегать этого, например создав международное правительство и могущественную полицейскую структуру, иначе цивилизация могла уничтожить сама себя и вернуться в палеолит. Эйнштейн выражал похожее мнение: когда его спросили о том, каким будет оружие Третьей мировой войны, он ответил, что не знает об этом, но оружием четвертой станут камни и палки.

За руководство баллистической лабораторией Хаббла наградили медалью за заслуги перед обществом. Он так гордился этой наградой, что всегда прикреплял ее на костюм, выходя в свет.

ЛЮБОВЬ В ЖИЗНИ УЧЕНОГО

На основании имеющихся фактов мы можем говорить, что единственной любовью Хаббла была его жена Грейс. До нее Эдвин проявлял не слишком большой интерес к противоположному иолу. Правда, иногда вспоминают о его юношеской влюбленности в Элизабет — прекрасную девушку (по словам его сестры Хелен), которая не вполне соответствовала строгим требованиям, установленным тетушками Эдвина. Эта влюбленность была очень краткой, она началась и завершилась во время летних каникул в Спрингфилде, недалеко от ранчо Хабблов. Кроме той неизвестной Элизабет, единственной любовью Эдвина была Грейс Лейб. Ученый никогда не был заподозрен в супружеской неверности, они с женой прекрасно понимали друг друга, разделяли мечты и идеи, включая англофильство и уважение к военной дисциплине.

Высокомерие и английский акцент, раздражавшие коллег Хаббла, очаровывали женщин. Однажды, когда Эдвин рассматривал на свет пластинку, в лабораторию пришли мужчина и две женщины. Мужчина был астрономом из Лика, он должен был установить ультрафиолетовый спектрограф на 100-дюймовый телескоп. Одна из женщин, Элна, была его женой, а вторая, Грейс, ее родственницей. Грейс в тот момент была замужем, однако, увидев Хаббла, поняла, что это любовь с первого взгляда:

«Вид астронома, рассматривающего на свет пластинку, не должен был показаться мне таким уж необычным. Но дело в том, что этот астроном был похож на олимпийского бога: высокий, сильный и красивый, с плечами Гермеса, [...] с доброжелательным спокойствием. Это действительно было необычно».

МЕДОВЫЙ МЕСЯЦ

Перед тем как в свой медовый месяц сесть на пароход, Эдвин и Грейс навестили старого знакомого — Харлоу Шепли, астронома из Маунт-Вилсона, переехавшего в Гарвард. Этот визит может показаться более чем странным, ведь Хаббл и Шепли, как мы уже упомянули, были заклятыми врагами. Однако целью этого посещения было стремление Хаббла представить своему оппоненту доказательство того, что модель Вселенной, которую тот защищал всю жизнь, оказалась ошибочной.

Длинное путешествие

Они отплыли в марте 1924 года. Ливерпуль, Лондон, Вестминстерское аббатство, где они посетили могилу Ньютона, Оксфорд... В Оксфорде, по всей видимости, Эдвин показал жене все уголки, которые помнил со времен учебы. Супруги остановились в старинной романтичной гостинице и пригласили туда Герберта Тёрнера, профессора астрономии, с которым Эдвин поддерживал хорошие отношения. Тёрнер рассказал Г рейс о том, что Хаббл вычислил расстояние до М31, Туманности Андромеды, так что ученые Оксфорда с восхищением и симпатией встретили молодую пару. Потом они отправились в Кембридж. Их пригласили в качестве почетных гостей в Королевское астрономическое общество, где за супругов Хаббл был поднят тост. Королевское астрономическое общество заслуженно пользуется уважением за деятельность по развитию астрономии с момента создания до сегодняшнего дня. Достаточно вспомнить список его председателей, среди которых — такие блестящие астрономы, как Гершель (первый председатель), Каулинг, Дарвин (внук), Эддингтон, Фаулер, Хойл, Джинс, Лонгейр, Линден Белл, Милн, Рис, Роуэн-Робинсон, Спенсер-Джонс и другие. Для Грейс это было исполнением мечты: она обожала Англию, и все английское восхищало ее. Скоро она превратилась в такую же англоманку, как ее дорогой муж. Она прекрасно чувствовала себя на всех званых вечерах и приемах благодаря блестящему образованию и отличному воспитанию. После этого путешествие продолжилось, и Хабблов ждали Париж, Базель, Люцерн и, наконец, Флоренция. В Палаццо Веккьо одна из комнат очень понравилась Г рейс, и позднее в своем доме супруги сделали точную копию этой комнаты. Они были на могиле Галилея, добрались до Арчетри, где итальянский ученый прожил последние годы жизни под домашним арестом. Еще раз посетили Оксфорд, Ливерпуль, Монреаль... В Калифорнию Хабблы вернулись в мае, после почти трехмесячного свадебного путешествия.

Вход в Королевское астрономическое общество в Лондоне. Хаббл и его жена Г рейс во время свадебного путешествия стали почетными гостями общества.

Грейс Лейб была дочерью богатого банкира из Лос- Анджелеса и женой некоего Эрла Уоррена Расселла Лейба, геолога и горного инженера, сына судьи, представителя сливок лос-анджелесского общества. Ее сестра была замужем за астрономом Уильямом Райтом из Лика, которого называли Капитаном. Грейс Лейб вскоре стала Грейс Хаббл.

Чтобы понять, в какой роскоши росла Грейс, можно упомянуть, что за покупками ее с матерью и сестрой возил шофер на одном из «кадиллаков», принадлежавших семье. Грейс была мечтательной и, на счастье биографов Хаббла, вела дневник, большая часть которого сохранилась. В нем она подробно, хотя порой и слишком литературно, описывала всех встречавшихся ей людей. Именно этим объясняется романтическое описание ее будущего мужа, великого астронома Хаббла. К сожалению, Грейс была своим собственным цензором, и это лишило нас возможности узнать о скрытых обстоятельствах личной жизни ученого.

Грейс вышла замуж за Лейба в 1912 году и вела привычную ей жизнь молодой богатой женщины. Но в 1921 году Лейб погиб во время несчастного случая в шахте, через год после первой встречи Грейс с молодым астрономом, рассматривавшим фотопластинку. В 1922 году Эдвин и Грейс начали встречаться, а через два года поженились. Грейс всегда была влюблена в своего мужа; он, хотя и не говорил об этом, по всей видимости тоже обожал жену. После свадьбы Хаббл к числу своих достоинств, помимо красоты, добавил и богатство. Вслед за коротким медовым месяцем в одном из особняков отца Грейс супруги решили провести второй медовый месяц — более длинный, в Европе.

После возвращения из свадебного путешествия Хабблы поселились в маленькой, но красивой квартире, куда они приглашали всех английских астрономов, приезжавших в США. Среди знаменитостей, побывавших в доме Хаббла, можно назвать Артура Эддингтона (он уже был их гостем в Кембридже) и Джеймса Хопвуда Джинса (1877-1946), у которого были очень хорошие отношения с четой Хабблов.

Уже в 1926 году они построили свой дом на Вудсток-роуд. Это был настоящий дом мечты — просторный, стоящий посреди леса, из его окон открывался прекрасный вид, а интерьеры были оформлены в стиле эпохи Возрождения. Именно в этом доме Грейс устроила такую же комнату, как в Палаццо Веккьо во Флоренции. Автором проекта был известный архитектор Джозеф Кучера, специализировавшийся на воспроизведении старинного испанского стиля. У Эдвина был строгий кабинет, где он читал и писал, но куда не приносил из обсерватории ни единой фотопластинки, ни одной камеры. Дворецким был Александр Ота, безупречно корректный американский японец. В то время Хаббл не испытывал никаких финансовых затруднений. Всю обстановку им подарил тесть, у Грейс было собственное имущество, а зарплата Хаббла с тех пор, как он превратился из ассистента-астронома в астронома, возросла в три раза. Он получал 4300 долларов в год, что было довольно много но тем временам.

Под домом проходила микротрещина, которую геологи назвали трещиной Хаббла — Хантингтона. Хаббл с гордостью сообщал своим гостям эти геофизические подробности. Также рядом с их домом рос столетний дуб с отметками на стволе — считалось, что эти отметки оставили испанские солдаты более 200 лет назад.

Эдвину, как и Грейс, исполнилось 37 лет, когда супруги отпраздновали новоселье. У них никогда не было детей: однажды у Грейс произошел выкидыш, когда Эдвин был в горах — он проводил там наблюдения, — но она запретила друзьям рассказывать об этом супругу, чтобы не помешать его работе, которую считала очень важной. По словам ее соседки и ближайшей подруги Иды Гротти, Грейс имела вполне обычную внешность.

Также Ида Гротти говорила, что Грейс «была женщиной одного мужчины», но это утверждение мы не можем назвать полностью справедливым. Грейс была харизматичной личностью, и ее природное обаяние не могло не воздействовать на Хаббла.

Активная общественная жизнь ученого на склоне лет была связана именно с Грейс, которая руководила деятельностью супруга в этой сфере.

Она была физически привлекательна, но еще более заметна в интеллектуальном плане. Многие журналисты были больше заинтересованы в беседе с Грейс, чем с самим Эдвином.

Ида Гротти о Грейс Хаббл

Составить мнение о Грейс нам поможет всего один факт: она никогда не рассказывала о своем первом браке. Ида Гротти знала, что Грейс уже была замужем, потому что та сообщила ей это под большим секретом. Казалось, Грейс, как и ее муж, хотела бы скрыть некоторые факты из своей прежней жизни. Мы никак не можем объяснить это желание, ведь ни у Грейс, ни у Эдвина в прошлом не было ничего такого, что нужно было бы скрывать.

Хабблы много отдыхали, иногда они путешествовали в Англию или Европу, иногда проводили время на природе. Им нравилась деревенька Рио-Бланко в Колорадо, где они жили в маленьком домике, а Эдвин предавался своему любимому в зрелости виду спорта — рыбалке.

Грейс была чувствительной личностью. Ее дневниковые записи говорят о развитом воображении этой женщины, они написаны хорошим литературным языком. Грейс вполне могла бы стать писательницей — об этом говорит и тот факт, что именно она редактировала рукописи своего друга, прославленного британского писателя Олдоса Хаксли (1894-1963). Когда выяснилось, что Грейс больше не может этим заниматься, Хаксли пришел в настоящее отчаяние — он никак не мог найти подходящего редактора, несмотря на щедрую оплату. Во время войны Грейс очень скучала по этой работе и по собственной инициативе корректировала доклады подчиненных Хаббла, считая, что, несмотря на точность математических формул, стиль этих работ далек от изящества. Интересно, что все эти доклады были секретными, но никто не мешал ей заниматься вычиткой: ученым было хорошо известно, что Грейс все равно не понимает прочитанного, да и если сам майор Хаббл не имел ничего против такой помощи, то с чего бы протестовать другим?

Однажды в разговоре о том, что такое любовь, Грейс произнесла красивую фразу: «Любовь — это попытка убрать банановую шкурку с жизненного пути другого человека». Эдвин рассказывал такие вещи, что верить в них могла только доверчивая Грейс. Темой его повествований были его боевые подвиги во Франции в годы Первой мировой войны или достижения на адвокатском поприще после возвращения из Оксфорда. Что и говорить, жена великого астронома была очень наивна и во всем доверяла своему супругу.

Как-то в 1942 году был захвачен и доставлен на испытательный полигон, на котором Хаббл руководил отделом внешней баллистики, немецкий корабль. Эдвин сказал жене, что на корабле нашли приказы самого Гитлера об уничтожении их полигона и лично доктора Хаббла. Грейс поверила мужу и написала об этом в своем дневнике.

Больше всего поражали в Грейс ее самоотверженное восхищение Эдвином, ее непоколебимая готовность помочь ему в любой момент, ее любовь и гордость тем, что в Эдвина влюбляются молодые девушки. Одна из ее записей, относящаяся к периоду жизни в охотничьей хижине на острове, гласит:

«Так важно, что с Э. можно искать ответы на любые вопросы или молчать с ощущением чувства товарищества. Пока я занимаюсь домашними делами, я думаю, как сильно зависит жизнь человека от других людей, с которыми он разделил жизненный опыт и мысли. Э. и я за те годы, что мы вместе, вспоминаем о пережитых событиях, эти воспоминания живут в нас. Одно слово, сказанное одним из нас, заставляет нас взглянуть друг на друга и подумать об одном и том же. Без этого можно стать глухим, немым, слепым инвалидом».

СОЦИАЛЬНАЯ ЖИЗНЬ

Хаббл и его жена любили встречи, ужины и беседы с друзьями и соседями, но их социальная жизнь стала гораздо более интенсивной после знакомства с Эйнштейном. Расскажем о нем, потому что, безусловно, этот эпизод представляет интерес с точки зрения истории науки. Эйнштейн на пике своей популярности публично признал, что ошибался и что Хаббл прав. В тот момент Хаббл стал таким же популярным, как сам Эйнштейн, и для него открылись двери в высшее общество, так что супруги Хаббл окунулись в салонную жизнь и встречи со знаменитыми учеными, деятелями искусства и политиками.

Хаббл очень заботился о своем гардеробе, он заказывал вещи у английского портного, переехавшего в Лос-Анджелес. По словам Грейс, Эдвин светился «наивной тщеславностью» в своем костюме, который так шел его благородному лицу. Супруги постоянно общались с английскими учеными, лично или через их американских коллег, посещавших Британию. Хабблы дружили с красноречивым, остроумным ученым и писателем- фантастом Фредом Хойлом, с Джеймсом Джинсом — стеснительным астрономом, прекрасно игравшим на органе, с молчаливым загадочным квакером Артуром Эддингтоном.

Грейс была блестящей женщиной, гораздо более экспрессивной, чем Эдвин. Она была такой же англоманкой, как и он сам (или даже большей); известно, что Грейс приучилась писать на английский манер слова, которые пишутся по-разному в Англии и США. Ее восхищение британским стилем жизни распространялось и на презрительное отношение к более бедным людям.

Так, однажды она сказала, что мексиканцы — это помесь индейцев, испанцев и чернокожих, поэтому их расу можно считать нечистокровной, они — как уличные дворняжки. Когда собеседник возразил Грейс, что новорожденные мексиканские дети ничем не отличаются от английских, а затем различие между ними состоит только в образовании, она ответила, что обычный и чистокровный жеребенок тоже на первый взгляд неразличимы, однако из первого невозможно сделать первоклассного скакуна. Эдвин и Грейс сходились во многом, но самому Хабблу такие мысли не были свойственны.

Грейс была несправедлива и к своему полу, когда говорила, что «женщины — это или спутницы, или паразиты», а также когда воспротивилась тому, чтобы автором биографии ее умершего мужа была женщина. Ее высказывания о темнокожих повторить сегодня попросту немыслимо. Впрочем, нужно признать, что людей из прошлого трудно судить по современным меркам. Описывая Грейс, нельзя не упомянуть о ее богатом воображении и впечатлительности: свои расистские и снобистские представления в большинстве случаев она восприняла от гостей или хозяев званых вечеров, куда попадала вместе с мужем.

Среди известных ученых, с которыми Хабблы были дружны, можно назвать Субраманьяна Чандрасекара (1910-1995) и его замечательную жену Лалиту. Именно Чандрасекар выдвигал Хаббла на Нобелевскую премию, но это предложение не было принято, поскольку Хаббл уже умер. Также у Эдвина и Грейс было много знакомых из мира искусства: режиссер Фрэнк Капра, актеры Лесли Говард, Гэри Купер, Хелен Хейс и Кларк Гейбл, писательница и сценаристка Анита Лус (ей принадлежит сценарий фильма «Джентльмены предпочитают блондинок» (1953)), композиторы Коул Портер и Игорь Стравинский, писатели Томас Манн и Бертольд Брехт. С большим уважением Хабблы относились к великим комикам Харпо Марксу и Чарли Чаплину с его легендарной женой Полетт Годдард — с этой парой Хабблов связывала долгая дружба.

В доме Хабблов бывал и британский писатель Бертран Рассел (1872-1970), хотя Джеймс Джинс считал того «плохим человеком». Грейс записала три совета Рассела о том, как добиться счастья: 1) творческая работа или работа, имеющая осязаемый результат; 2) свобода передвижений, предусматривающая экономическую стабильность и независимость; 3) активная жизнь в любом месте и с любыми людьми.

Уолт Дисней лично показывал Хабблам свои мастерские, где работали 1200 художников-аниматоров, воплощавшие его гениальные идеи в целлулоиде. Британский философ и писатель Герберт Уэллс (1866-1946) также бывал в доме Хабблов. Любопытно, что этот писатель-фантаст, автор «Машины времени» (1895) и «Войны миров» (1898), спорил с Эдвином, утверждая, что тот занимается исследованиями, но не наукой. Без сомнений, он ошибался, однако для многих современных ученых эта дифференциация весьма актуальна. Но не в случае с Хабблом. Эдвина интересовали многие вопросы — не только научные. У него была обширная библиотека с книгами, посвященными самым разным темам: насекомые, ископаемые, история науки...

На самом темном горизонте мы ищем сигналы, которые важны так же, как ошибки при наблюдении. Исследования продолжаются. Стремление к знаниям древнее самой истории. Оно никогда не было удовлетворено и никогда не будет подавлено.

Эдвин Пауэлл Хаббл

Самые близкие отношения Хабблы поддерживали со знаменитым Олдосом Хаксли и его женой Марией (возможно, читателю известно произведение этого писателя «О дивный новый мир» (1932)). Рост Хаксли составлял 1,98 м, и это было важным условием для дружбы с Эдвином. Впрочем, они сходились во мнениях и по другим вопросам. Единственным их расхождением была военная тема: Олдос был пацифистом, а майор Хаббл не мог понять, почему США медлят и не вступают во Вторую мировую войну. Это расхождение вызвало даже охлаждение их дружбы.

Помимо членства во множестве клубов, академий, культурных ассоциаций, Хаббл был постоянным членом Библиотеки и Галереи искусств Хантингтона, а также состоял в их совете директоров. Хотя к тому времени мультимиллионер Генри Эдвардс Хантингтон (1850-1927) уже умер, он успел создать райское место для досуга и спокойных бесед — с прекрасными садами, напоминавшими то Версаль, то Японию, с великолепными прудами и извилистыми дорожками. Посреди этого великолепия возвышалось необычное здание библиотеки и галереи искусств.

Хантингтон также был страстным англоманом и собрал много книг, опубликованных в Британии, и исторических документов поистине баснословной стоимости. В их числе были рукописи Шекспира, экземпляр Библии Гуттенберга, автобиография Бенджамина Франклина, написанная собственноручно. Впоследствии витрины библиотеки пополнились еще одной жемчужиной — бумагами Хаббла, переданными Грейс после его смерти.

ГЛАВА 2 Классификация галактик и островные вселенные

В 1917 году Хаббл защитил диссертацию, а уже в 1929-м опубликовал свой знаменитый закон, успев при этом поучаствовать в мировой войне. За этот короткий промежуток он пришел к пониманию существования других галактик и необходимости определения расстояний между ними. Он первым в мире осознал, насколько огромна Вселенная. До него никто не мог и представить себе таких размеров: если вселенная Кеплера — размером со световой час, вселенная Гершеля равна тысяче световых часов, то вселенная Хаббла простирается на десять миллиардов световых лет.

Новые открытия совершаются, когда приходит их время. Очень редко бывает так, что открытия делают задолго до этого или, наоборот, после. Эти открытия становятся возможными благодаря появлению более точных инструментов, требующих осмысления новых полученных данных, или формулировке новых теорий, позволяющих иначе интерпретировать уже известную информацию.

ОСТРОВНЫЕ ВСЕЛЕННЫЕ

В случае с возможностью существования островных вселенных (которые Хаббл называл внегалактическими туманностями, а сегодня мы используем для них термин «галактики»), по сути, вопрос касался реальных размеров Вселенной. Открытия были сделаны, когда пришло их время. Доказательство существования этих вселенных приписывается Хабблу — и это не случайно, однако в истории остались имена и других ученых, о которых не следует забывать.

Термин «островные вселенные», малоупотребительный сегодня и замененный более удачным — галактики, впервые был использован немецким эрудитом и путешественником Александром фон Гумбольдтом (1769-1859). Идея была не нова, о ней уже писали философы, не обладавшие данными наблюдений, в частности англичанин Кристофер Рен (1632-1723) и прусский философ Иммануил Кант (1724-1804).

Немецкий астроном Уильям Гершель (1738-1822) с помощью своей сестры Каролины создал самые большие телескопы своей эпохи. Один из них был установлен в Мадриде, в Национальной обсерватории, однако через несколько лет был разрушен в ходе французской оккупации. Гершель пришел к выводу, что Млечный Путь имеет форму диска, или «мельничного жернова», по его собственному выражению, в котором Солнце занимало центральное место (см. рисунок). Не было объективной причины считать, что существуют еще какие-то «мельничные жернова».

Во вселенной Гершеля Солнце располагается примерно в центре.

СКОРОСТЬ

Перед началом работы в Йеркской обсерватории Чикагского университета Хаббл присутствовал на ежегодной конференции Астрономического общества Северной Америки, что стало решающим событием для его будущей работы. Он смог посетить памятную выставку Весто Слайфера, где были представлены скорости удаления туманностей, достигавшие поразительных величин — более 1000 км/с. Эти скорости были получены в результате упрощенной интерпретации эффекта Доплера.

ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА

Эффект Доплера, получивший свое название в честь австрийского физика Кристиана Андреаса Доплера (1803- 1853) в 1842 году, был впервые упомянут в работе об изменении цвета двойных звезд. Этот эффект возникает для всех видов волн, когда приемник и источник волны движутся относительно друг друга. Если источник отдаляется от нас, длина волны увеличивается, если он приближается — уменьшается.

Если источник звука отдаляется от нас, то из-за увеличения длины волны мы слышим более низкий звук. Если источник приближается, звук становится более высоким. Когда к нам быстро приближается машина, мы слышим более высокий звук, когда она проезжает мимо нас и начинает удаляться, звук становится более низким. Так как свет — тоже волна, здесь также имеет место эффект Доплера. Он очень хорошо заметен, если мы посмотрим на спектральные линии. Они такие узкие, поскольку связаны с перемещением электронов по энергетическим уровням в атомах. Если спектральная линия оказывается не в своем положении, а смещена относительно длины волны, мы можем заподозрить, что это проявление эффекта Доплера, то есть имеет место движение источника волны по отношению к нам. Если длина волны увеличивается — обычно это называется красным смещением, — значит, источник удаляется. Если длина волны уменьшается — это называют фиолетовым смещением,— источник приближается. Кроме самого факта движения от нас или к нам, можно выяснить также скорость источника. Стоит отметить, что этот эффект имеет ключевое значение для астрофизики: благодаря ему мы можем узнать скорость любой звезды и направление ее движения.

Кристиан Андреас Доплер.

КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ, z

Представим спектральную линию с длиной волны λ0 в лаборатории здесь, на Земле. Если мы будем наблюдать ее на движущейся (приближающейся или удаляющейся) звезде или галактике, полоса будет смещаться, изменится ее длина волны λ, а формула, связывающая обе длины волны, будет иметь следующий вид:

λ =λ0(1 + v/c),

где v — скорость удаления, а с — скорость света. Если v положительна, λ > λ0, поэтому если полоса была желтой, смещение будет к красному цвету. Если v отрицательная, смещение будет к синему цвету. «Покраснение» используется как эквивалент смещения к большей длине волны.

ВОПРОСЫ НОМЕНКЛАТУРЫ

В начале XX века не было различия между крупными объектами (за исключением планет), принадлежащими нашей и другим галактикам. И те, и другие назывались туманностями. Когда возникла необходимость их различать, Хаббл использовал термин «галактические туманности» и «внегалактические туманности». Ни разу за свою жизнь он не использовал термин «галактика», за исключением случаев, когда говорил о нашей галактике. Видимо, это было связано с враждой с Шепли, который настаивал именно на этом термине. Однако, поскольку эта книга посвящена Хабблу, а он использовал выражение «внегалактические туманности» или просто «туманности» (так как галактические туманности очень скоро перестали его интересовать), мы также будем пользоваться его терминологией, понимая, что «(внегалактическая) туманность» равнозначна современному понятию «галактика». Сегодня мы используем термин «галактика» для обозначения внегалактических туманностей, а термин «туманность» понимается как галактическая туманность. В этом словоупотреблении есть всего одно исключение: мы продолжаем говорить Туманность Андромеды, хотя, согласно описанному критерию, должны использовать выражение «галактика Андромеды». Наша галактика — одна из миллиарда других. Мы называем ее «нашей галактикой», или Млечным Путем: это полоса молочного цвета (см. рисунок), которая хорошо видна на ночном небе. Оба слова пишутся с заглавной буквы, поскольку они являются названием нашей галактики.

Художественное представление Млечного Пути.

Этот термин используется и в случае, когда мы находимся дальше красного цвета, в инфракрасном спектре, в радиоволнах. Также под термином «эффект посинения» понимается смещение к более короткой длине волны, даже когда мы выходим за границы синего цвета, двигаясь к ультрафиолетовому, рентгеновскому или γ излучению.

В астрофизике часто используется величина z, красное смещение (по-английски redshift), которое равно

z = (λ - λ0)/λ0.

То есть это перемещение линии в релятивистской концепции.

В случае красного смещения имеет место эффект Доплера, и мы приходим к выражению

z =v/с

В действительности в астрофизике измеряется красное смещение, z. Если оно интерпретируется как эффект Доплера, мы можем использовать эту формулу для вычисления скорости удаления (если z > 0) или приближения (если z < 0). Интерпретация, согласно которой z возникает из-за эффекта Доплера, очень проста. Мы увидим далее, что Хаббл не захотел высказывать своего мнения по данному вопросу, соглашаясь с мыслью о том, что возможны и другие причины покраснения. Мы вернемся к этому, но сейчас рассмотрим историческое развитие событий.

После обнаружения в Мюнхене Йозефом фон Фраунгофером (1787-1826) спектральных линий в солнечном излучении, астрофизика начала собирать точные данные в этой области. Скоро линии Фраунгофера были обнаружены в излучении звезд, и это позволило измерить их скорость, которая составила порядка 20-40 км/с. Следующим шагом было измерение скоростей туманностей. Были известны туманности, скорость которых примерно равна звездной; позже выяснилось, что они относятся к Млечному Пути. Затем настало время для измерения скоростей туманностей, имеющих вид вихрей; сегодня мы называем их спиральными галактиками.

Первой выбранной галактикой стала большая Туманность Андромеды (М31), имеющая наибольший угловой размер; ее можно наблюдать невооруженным глазом в Северном полушарии. Полученный уже в 1912 году результат был удивительным: Андромеда приближается к нам со скоростью 300 км/с. Ни один астрофизический объект не имел такой скорости. Но Слайфер продолжал измерять другие галактики — их было около 40. Полученные результаты удивляли еще больше. Во-первых, скорости росли, превышая величины, равные 1000 км/с, а во-вторых, Андромеда оказалась исключением, так как все остальные галактики удалялись. Впервые можно было говорить о расширении Вселенной.

ВЕСТО СЛАЙФЕР

Американский астроном Весто Мелвин Слайфер (1875-1969) родился в Малберри, Индиана. Он получил работу в обсерватории Флагстафф (Аризона), основанной миллионером Персивалем Лоуэллом, а в 1916 году стал ее директором. Лоуэлл был одним из открывателей и исследователей марсианских каналов (которых, впрочем, никогда не существовало). Он интересовался Солнечной системой и одним из первых понял, что будущее астрономии — за спектрометрией. Хотя телескоп Лоуэлла был довольно скромных размеров, он приобрел прекрасный спектрометр и предложил Слайферу воспользоваться им. Лоуэлл думал, что галактика Андромеды — еще одна солнечная система в стадии формирования, поэтому решил измерять скорости галактик, пользуясь спектральными линиями. Слайфер увидел, что почти все туманности удаляются с высокими скоростями, более 1000 км/с, и такая стремительность никогда раньше не была описана применительно к астрономическим объектам. Поэтому именно ему принадлежит открытие факта расширения Вселенной. Когда Слайфер представил результаты своих исследований, при этом присутствовал молодой Хаббл, тотчас же решивший, чем именно он будет заниматься.

Весто Слайфер измерил скорости спиральных галактик и первым наблюдал расширение Вселенной.

Слайфер прославился почти сразу после своего открытия. Датский астроном Эйнар Герцшпрунг( 1873-1967) из Потсдамской обсерватории (Германия), сегодня известный как один из авторов диаграммы классификации звезд Герцшпрунга — Рассела (второй автор — Генри Норрис Рассел), быстро оценил важность открытия. Для него такие высокие скорости означали, что спиральные туманности не могут принадлежать системе Млечного Пути. Даже ничего не зная о расстояниях, он понял, что скорости такого порядка нехарактерны для звезд, и было непросто согласиться с тем, что они гравитационно связаны с нашей туманностью. Герцшпрунг говорил: «Они должны составлять отдельные острова во Вселенной, среди которых Млечный Путь — один из бесчисленных островов». Наконец давно возникшая мысль об островных вселенных подтвердилась с помощью наблюдений.

Однако некоторые скептически настроенные исследователи сомневались в достоверности экспериментальных данных. Например, Джордж Ричи, работавший с большим 60-дюймовым (1,52 м) телескопом в Маунт-Вилсоне, с помощью фотопластинок спиральных галактик установил, что их масса не может быть аналогична массе Млечного Пути, поэтому он отвергал идею островных вселенных. Однако догадку Герцшпрунга поддерживал и Слайфер.

ДИССЕРТАЦИЯ ХАББЛА

После сенсационного открытия Слайфера, установившего, что все туманности разлетаются с огромной скоростью, Хаббл начал работать с большим телескопом, который, однако, не был в то время самым большим. Это был 40-дюймовый (1,02 м) рефрактор, большой Йеркский телескоп (см. фотографию). Миллионер Чарльз Йеркс подарил это оборудование Чикагскому университету и организовал его установку в обсерватории на берегу озера Женева, где в то время располагались еще не электрифицированные деревушки. Хаббл знал, что наступило время изучения туманностей, и забросил все остальные работы, связанные с Солнцем. Йеркский телескоп был не очень популярен, многие астрономы перебрались в Маунт- Вилсон, в Калифорнию, к большому 60-дюймовому телескопу. Среди оставивших Йеркс был и Уолтер Адамс (1876-1956), сыгравший в нашей истории важную роль. Но даже когда Хаббл переехал в Маунт-Вилсон, он предпочитал телескоп более скромных размеров, всего 24 дюйма (61 см), о котором практически забыли все остальные исследователи. Йеркские астрономы — директор Эдвин Фрост, Эдвард Барнард, имя которого носит одна из ближайших звезд, и некоторые другие — предлагали Хабблу заняться фотоисследованием туманностей.

Большой телескоп в Йорке — первый, на котором работал Хаббл. Фотография примерно 1901 года.

Его выбор пал на NGC 2261. С 1915 по 1916 год ученый сделал множество фотопластинок. Он сравнил свои результаты с теми, что были получены восемь лет назад другими астрономами, и пришел к выводу, что форма туманности изменилась. Если за такое короткое время произошли видимые изменения, значит туманность находится не очень далеко. Казалось, это свидетельствует о том, что перед далекими спиральными туманностями Слайфера находятся и другие, более близкие, входящие в состав Млечного Пути. Хаббл опубликовал свои результаты в Astrophysical Journal Чикагского университета (сегодня это одно из самых престижных изданий в области астрофизики). Близость туманности подтверждало и то, что Хаббл мог наблюдать собственно движения (то есть перемещение перпендикулярно линии наблюдения) некоторых ее звезд.

Диссертация, которая заставила себя ждать

Название диссертации звучало следующим образом: Photographic Investigations of Faint Nebulae («Фотографические исследования слабых туманностей»). Это была хорошая тема для исследовательской работы, которую нужно было представить в письменном и устном виде. Письменная часть работы была очень короткой — всего 15 страниц. Фрост настаивал на более длинном описании и исправлении некоторых ошибок. Но переезд Хаббла в Маунт-Вилсон и Первая мировая война заставили ученого на несколько лет сделать перерыв в работе. Представление ее научному сообществу откладывать уже было нельзя, так что письменная часть так и осталась неисправленной. Однако устное выступление стало настоящим триумфом Хаббла. Членами комиссии были Фрост, Барнард и его первый и единственный профессор астрономии Мультон. Работа получила высшую оценку с отличием (magna cum laude). Это был настоящий успех. Так в самом начале карьеры Хаббл завоевал уважение других астрономов, и это открыло ему двери для дальнейшей работы.

ХАББЛ В МАУНТ-ВИЛСОНЕ

В 1916 году Уолтер Адамс был директором-ассистентом в Маунт-Вилсоне, недалеко от Пасадины, Калифорния. После легендарного 60-дюймового (1,52 м) телескопа, который некоторое время был самым большим в мире, появился 100-дюймовый (2,54 м). Чем больше был диаметр первичного зеркала, тем большее количество света оно захватывало, и это означало, что с его помощью можно увидеть новые звезды и туманности. Особенно сильно ученых интересовала возможность разложения света по длине волны и получения спектров в большем разрешении. Эти исследования имели ключевое значение для зарождавшейся физики туманностей. За несколько лет до своего появления 100-дюймовый телескоп казался невероятным устройством: его реализация была технически сложной, а размеры его купола должны быть поистине колоссальными.

После установки нового телескопа такого размера и с такими возможностями необходимо было увеличить штат, добавив в него еще одного астронома. Адамс предлагал одного аспиранта, некоего Хаббла. Директор Джордж Эллер Хейл попросил своих коллег из Чикаго дать свои отзывы об этом ученом. Они оказались прекрасными. Сложность состояла в том, что введение в штат нового астронома могло не понравиться Фросту. Маунт-Вилсон уже переманил лучших астрономов из Йеркса, и было несправедливым забирать у них еще одного многообещающего ученого. Хейл написал Фросту, и вместе с Барнардом они попросили Хаббла как можно скорее защитить свою работу и приехать в Маунт-Вилсон. О будущем этого исследователя они думали едва ли не больше, чем о своем собственном. После защиты диссертации Хабблу предложили зарплату в 1200 долларов в год.

Но США объявили войну Германии. Хаббл собирался пойти на фронт добровольцем, однако терять место он не хотел, поэтому попросил Хейла поберечь для него должность до возращения. Против всех ожиданий Хейл согласился. Возможно, он был уверен в том, что его страна должна принять участие в мировой войне, и ему импонировало благородное желание молодого ученого. Словом, поведение Хаббла вызвало симпатии: он уходил на войну, отказываясь от места, о котором мечтал. В мае того же года Хаббл записался в армию и уехал до августа 1919 года. Хейл ждал нового работника и даже повысил ему обещанную зарплату. Когда Хаббл, наконец, поступил на службу, его зарплата составляла 1500 долларов в год.

После Первой мировой войны и недолгого пребывания в любимой Англии «майор Хаббл» поступил на службу в Маунт-Вилсон. С первых дней основным объектом исследований в этой обсерватории были планеты.

Но в 1920 году в Маунт-Вилсоне поняли, что следует заняться туманностями. Нельзя сказать, что исследования планет и звезд были завершены. Совсем наоборот, еще совсем недавно великий британский астроном Артур Эддингтон полагал, что звезды состоят из железа, кроме того, не были известны механизмы слияния ядер. Планеты до сих пор остаются важным объектом многих исследований, но в те годы о туманностях не было известно вообще ничего. Не было понятно, из чего они состоят, не существовало их классификации, не было известно расстояние до них, но ученых не покидало ощущение, что туманности — ключ к пониманию размеров Вселенной.

Принадлежат ли туманности к Млечному Пути? Существуют ли островные вселенные? Какие еще вселенные существуют? Тезис о принадлежности туманностей к Млечному Пути в Маунт-Вилсоне отстаивали Харлоу Шепли и Адриан ванн Маанен, наследники старой традиции. Уильям Гершель, пересчитывая звезды, обнаружил, что Солнце находится примерно посредине Млечного Пути. Из этого не следовало, что не существует островных вселенных (других галактик, как мы сказали бы сегодня), но такое предположение все же высказывалось. Позднее голландский астроном Якобус Каптейн построил сходную модель, но с более точными данными. Почему же представление о Млечном Пути в те годы так отличалось от сегодняшнего? Мы знаем, что Солнце располагается не в центре галактики, а на расстоянии 30 тысяч световых лет от него. Но в те времена ничего не было известно о межзвездной экстинкции, которая не позволяет нам производить наблюдения на расстоянии, превышающем 3000 световых лет.

Каптейн, учитель ван Маанена, посетил Маунт-Вилсон и настоял на включении в исследовательскую программу обсерватории своего ученика. Со своей стороны, Шепли отстаивал модель, согласно которой только Млечный Путь является Вселенной, но его размеры примерно в 20 раз превышают предположения Каптейна.

Хаббл пока не высказывал своего мнения. Он приступил к изучению уже известной туманности NGC 2261, которую наблюдал в Йерксе, — в этот раз с помощью 60-дюймового телескопа Маунт-Вилсона. Туманность казалась ему такой близкой, принадлежащей к Млечному Пути. Об островных вселенных Хаббл пока предпочитал молчать.

ЖИЗНЬ В МАУНТ-ВИЛСОНЕ

Попечителем обсерватории Маунт-Вилсон был мультимиллионер Эндрю Карнеги (1835-1919), а впоследствии — Фонд Карнеги в Вашингтоне. Карнеги был хорошим другом первого директора, Уильяма Хейла, и полностью доверял науке. Когда Хаббл приступил к работе, Хейл нечасто посещал обсерваторию, передав управление директору-ассистенту Уолтеру Адамсу, который занимался практическими и организационными вопросами, в то время как Хейл находил деньги на все более мощные телескопы. Хейл выбрал для установки телескопа место на горе Вилсон, на высоте 1742 м над уровнем моря, относительно близко от Пасадины, где располагалось основное здание обсерватории с кабинетами астрономов. Любопытно, что Хаббл, пришедший в обсерваторию последним, получил единственный кабинет с собственным туалетом — он унаследовал его от самого Хейла.

Особая обсерватория

Обсерватория на горе размещалась в нескольких зданиях, помимо куполов, под которыми находились телескопы (см. фотографию). Здесь также было здание общежития с 15 комнатами для работавших ночью астрономов и их технических помощников, там же располагалась библиотека, что в то время было гораздо важнее, чем в наши дни. В связи с этим можно вспомнить слова Эддингтона о том, что астрономией можно заниматься без телескопа, но нельзя — без библиотеки. Это здание Хейл прозвал Монастырем. Как и во многих обсерваториях, здесь были свои традиции. Например, в здания с телескопами, а также в помещение для астрономов не имели права входить женщины — Хейл считал, что они могут помешать работе исследователей. Также было запрещено пить кофе. Хейл был трезвенником и почему-то думал, что кофе по воздействию на организм сопоставим с алкоголем. Однако самой необычной традицией был ужин, напоминавший Высокий стол (High Table) в Оксфорде или Кембридже. У каждого было собственное кольцо для салфетки, расположение колец и их владельцев подчинялось строгому протоколу. Почетное место в центре занимал астроном, который совершал наблюдения на 100-дюймовом телескопе. Справа от почетного места садился астроном-ассистент, помогавший при наблюдениях на 100-дюймовом телескопе, далее садился астроном, который должен был работать на 60-дюймовом телескопе, и так далее, при этом места были определены абсолютно для всех работников. Сигнал к началу ужина подавали с помощью специального колокола, все присутствовавшие должны быть в костюме с галстуком. Естественно, эту церемонию придумал Хейл, а не Хаббл, но именно Хаббл при этом чувствовал себя как в любимом Оксфорде. Когда Хаббл уже постарел, молодые астрономы начали бунтовать против этих странных обычаев. Однажды два молодых астронома из Оксфорда пришли на ужин в джинсах и футболках, и Хаббл упрекнул их: «Вы бы поступили так за Высоким столом?» Они упрямо ответили: «Но здесь не Оксфорд». Один из работавших тогда астрономов стал свидетелем следующего происшествия:

«Однажды для наблюдения с большим телескопом был назначен ван Маанен. Его кольцо для салфетки было положено на почетное место. Хаббл спустился до удара колокола и тайно поменял свое кольцо с кольцом ван Маанена. Когда ван Маанен хотел занять свое место, то увидел там кольцо Хаббла, он посмотрел на Хаббла со злостью, но, видимо, подумав о том, что перед ним бывший боксер, гораздо более сильный, чем он сам, смолчал и занял место 60-дюймового телескопа».

После окончания ужина астрономы переодевались в более удобную для наблюдений одежду. Хаббл надевал военный камуфляж. Сегодня специальный экспертный комитет распределяет время работы разных команд с большими телескопами. Команды приезжают, занимаются наблюдениями несколько дней и возвращаются домой для изучения результатов. В те времена в Маунт-Вилсоне приоритет отдавался штатным астрономам и уже во вторую очередь — гостям.

Обсерватория Маунт-Вилсон, вид с воздуха. 2011 год. Под маленьким куполом (справа) находится малый 60-дюймовый телескоп, под большим — 100-дюймовый.

КОЛЛЕГИ ХАББЛА

Хаббл обладал способностью очаровывать людей с первого взгляда. Это помогало в общении не только с женщинами, но и с руководством, которое он увлекал своим всепоглощающим желанием понять Вселенную. Но в отношениях с коллегами все было иначе. Работать рядом с высокомерным Хабблом — с его оксфордским выговором и любовью к военной дисциплине — было довольно нелегко.

Отношения Эдвина с директором Маунт-Вилсона Джорджем Эллери Хейлом складывались хорошо — возможно, потому что они редко общались лично. Мы уже видели, какое терпение проявил Хейл, ожидая Хаббла на работу в годы войны и после ее завершения.

Совсем иначе складывались отношения Хаббла с Уолтером Адамсом, который вначале занимал пост помощника директора, а впоследствии, когда Хейл подал в отставку по состоянию здоровья, стал его преемником. Вначале все вроде бы шло неплохо, но затем Адамса начали все больше раздражать бесконечные европейские вояжи Хаббла, который на долгие месяцы прерывал работу в обсерватории. Адамс не мог понять, что Хаббл так долго делает в Европе. Посещает великосветские вечера, участвует в празднествах, выступает с одной и той же лекцией? Неужели это настолько важно, что заставляет прервать наблюдения? Однако Хаббл уже вкусил мировую славу как астроном, открывший расширение Вселенной, так что он не считал нужным менять поведение.

Конечно, Адамса можно было понять: Хаббл уезжал и возвращался, когда хотел, ничего не объясняя и никого не предупреждая. Для любого другого работника такое поведение было бы неприемлемым, но не для Хаббла, находящегося на вершине славы. Сегодня можно сказать, что Адамс не вполне понимал, какое место его подчиненный занимал в научном мире. И для Маунт-Вилсона, и для науки в целом были важны контакты Хаббла с учеными других стран и теоретиками относительности. Вероятно, Адамс должен был быть снисходительнее, однако конфликт достиг такого накала, что Адамс, уходя в отставку, настоял, чтобы Хаббл не был избран директором обсерватории, несмотря на его авторитет. И действительно: Хаббл так и не стал директором Маунт-Вилсона.

Хаббл был ужасен. Я уже пару раз был вынужден слушать его замечания, направленные против Шепли, хотя они и были полной бессмыслицей [...]. Впрочем, Шепли тоже не был ангелом.

Мартин Шварцшильд, астроном из Принстона, об отношениях Хаббла и Шепли

Не сложились отношения Хаббла и со шведским астрономом Кнутом Эмилем Лундмарком (1889-1958). Их вражда дошла до того, что Хаббл во всеуслышание обвинил Лундмарка в плагиате: якобы тот присвоил его классификацию галактик. Лундмарк тогда работал в Маунт-Вилсоне, и именно он идентифицировал отдельные звезды в галактике (МЗЗ), а также в Магеллановых Облаках.

ДИСКУССИОННЫЕ ВСТРЕЧИ

Несмотря на то что общение с коллегами не складывалось, Хаббл был блестящим оратором и любил дискуссии. В своем доме на Вудсток-роуд он часто организовывал вечера, Грейс заботилась об аперитивах, которые подносил безукоризненный дворецкий Александр Ота. На такие встречи приглашались избранные: от Калтеха обычно присутствовали Говард Робертсон, Ричард Толман, Фриц Цвикки, из Маунт-Вилсона приходили Мильтон Хьюмансон, Вальтер Бааде, а в конце жизни Хаббла — также Рудольф Минковский. Все эти имена пользуются уважением среди физиков. Хабблы часто посещали Атенеум (частный клуб в кампусе Калифорнийского технологического института), где собирались ученые, философы и деятели искусства. Состав группы, в которую входил Хаббл, часто менялся, нередки в ней были и иностранные гости. В его группе состояли знаменитые астрономы: Каптейн (на фото), Расселл, Тёрнер, Лундмарк, Оорт и другие. Как мы можем убедиться, в Пасадине сформировалась прекрасная научная атмосфера, ставшая основой для многих великих открытий, сделанных в то время. В этой среде Хаббл чувствовал себя превосходно, он был центральной фигурой собраний и дискуссий.

Голландский астроном Якобус Каптейн, фотография сделана в 1908 году в Монастыре Маунт- Вилсона (общежитие для приезжих астрономов). Каптейн был постоянным членом дискуссионных клубов Атенеума.

Ван Маанен утверждал, что обнаружил вращение в центре галактик. Хаббл не верил ему и просил Адамса показать ему пластинки ван Маанена. Спор, затеянный Хабблом, вышел за стены обсерватории. В результате было принято решение опубликовать от имени Маунт-Вилсона примирительную заметку о том, что вращение в туманностях более чем сомнительно. Однако Хаббл разозлился еще больше. Несмотря на его правоту, Адамс подал протест в Фонд Карнеги, потому что поведение ученого граничило со скандальным.

Однако, вероятно, самый сильный конфликт, характеризовавшийся взаимным презрением и наибольшим противостоянием научных идей, был у Хаббла с его главным оппонентом, Харлоу Шепли. Оба родились в штате Миссури, но Шепли гордился своими корнями и не понимал Хаббла, в частности его напускную англоманию и постоянную готовность отправиться на войну. Вражда утратила остроту после того, как Шепли уехал из Маунт-Вилсона и занял пост директора обсерватории Гарвардского колледжа. Но неприязнь сохранилась.

Хаббл был любезен только с одним астрономом — представительницей Гарварда Сесилией Пейн, обратившейся к нему в связи с научным вопросом, в котором она не находила понимания с Шепли. Хаббл называл Сесилию «лучшим мужчиной Гарварда».

Биограф ученого, Гейл Крисченсон, вспоминает забавный эпизод. Некоторые современники сравнивали высокомерного Хаббла с американским физиком Генри Роулендом (1848— 1901). Однажды у эгоцентричного Роуленда адвокат спросил на суде: «Кто самый величайший физик в мире?», и профессор ответил: «Предполагаю, что я». Когда кто-то заявил, что это звучит совершенно нескромно, Роуленд извинился: «Дело в том, что я был иод присягой».

На одном из собраний астрономов в Маунт-Вилсоне, организованном самим Хабблом, было решено произвести систематический разбор туманностей. Была выделена группа lightmen — тех, кто занимался наблюдениями в лунные ночи; это были спектроскописты, которым не мешал свет Луны, и возглавлял их Адамс. В безлунные ночи работали dark-men, они занимались фотографической фотометрией (которая очень чувствительна к лунному свету), и их возглавлял Шепли. Хаббл вошел в группу dark-men.

Характерная кривая света цефеид — переменных звезд, сыгравших важную роль в определении размеров Вселенной.

РАССТОЯНИЕ

Солон Бейли (1854-1931) из обсерватории Гарварда изучал так называемые цефеиды — переменные звезды, пульсирующие с довольно точной периодичностью, примерно от 1 до 130 дней. Их кривая света, то есть изменение светового потока в зависимости от времени, очень характерна, поэтому их легко узнать. Светимость цефеид очень сильна, так что наблюдать их можно с больших расстояний. Такие звезды были известны с XVIII века, но Бейли заинтересовался ими в рассматриваемый период развития науки. Некоторые цефеиды светились сильнее, другие — слабее, и было неизвестно, является интенсивность их свечения их собственной характеристикой или просто более яркие цефеиды находятся ближе.

Американский астроном Генриетта Ливитт (1868-1921), исследователь-ассистент в Гарварде, сделала очень важное открытие. Она обнаружила цефеиды в Малом Магеллановом Облаке и предположила следующее: так как, по всей видимости, все цефеиды принадлежат к одной туманности, значит все они находятся примерно на одинаковом расстоянии от нас. Ливитт открыла знаменитое отношение между периодом и светимостью (см. график). Под светимостью понимают лучистую энергию, испускаемую звездой в секунду. Чем больше период, тем больше светимость звезды. Важность этого открытия заключалась в том, что, идентифицировав цефеиды, можно было измерить период и, следовательно, их светимость. А зная значения светимости и светового потока, измеренных на Земле, можно вычислить расстояние. Например, если ближние цефеиды имеют звездную величину 5, а цефеиды в Магеллановом Облаке — 15, получается, что Малое Магелланово Облако находится в 100 раз дальше. Но как узнать расстояние до ближних цефеид? Чтобы воспользоваться этим методом и применить цефеиды «как стандартные канделы», необходима калибровка.

АНТОНИО ПИГАФЕТТА

Итальянский исследователь и географ Антонио Пигафетта (прим. 1480 — прим. 1534) в XVI веке участвовал в первой кругосветной экспедиции Магеллана и Элькано. В «Первом путешествии вокруг света», где были собраны полученные во время экспедиции сведения, Пигафетта пишет:

«Антарктический полюс не такой звездный, как Арктический. Там можно увидеть много групп мелких звезд, формирующих две не очень отдаленные друг от друга и не очень яркие туманности. Между ними имеются две более крупные спокойные звезды, также не слишком яркие»».

В этом абзаце описаны Магеллановы Облака. Если бы Пигафетта знал, какую роль сыграют эти две туманности в великом открытии Генриетты Ливитт!

Предположительно портрет Антонио Пигафетты. Библиотека Бертолиана, Виченца.

Не существует настолько близких цефеид, расстояние до которых можно было бы рассчитать с помощью метода триангуляции, но в то время уже существовали способы измерения расстояния внутри Солнечной системы. Герцшпрунг первым осуществил калибровку, поэтому именно его можно назвать человеком, определившим расстояние до Малого Магелланова Облака. По его мнению, эта туманность находилась на расстоянии 30 тысяч световых лет (сейчас мы считаем, что расстояние равно 200 тысячам световых лет). Никогда прежде расстояния такого порядка не измерялись. Однако судьба распорядилась так, что в публикации была допущена опечатка: в журнале Astronomishe Nachrichten {«Новости астрономии») вместо 30 тысяч было напечатано 3 тысячи.

Другой замечательный астроном из Принстона, Генри Рассел, независимо от Герцшпрунга произвел расчеты и получил 80 тысяч световых лет. Разница между результатами Герцшпрунга и Рассела велика, но так бывает на первой стадии исследования. Важно то, что расстояние значительно превышало все прежние измерения, а кроме того, этот же принцип можно было применить и для других туманностей. В основе расчетов лежала еще одна гипотеза: свет, испускаемый Малым Магеллановым Облаком, доходит до Земли и на этом пути ничем не поглощается. Эта гипотеза впоследствии получила обоснование.

Шепли в Маунт-Вилсоне наблюдал цефеиды в шаровых скоплениях, а дома со своей невестой Мартой Бец он пытался интерпретировать полученные результаты. Вполне возможно, что Марта сыграла очень важную роль в работе ученого, однако об этом нет достоверных сведений: участвовать в наблюдениях в обсерватории она не могла, потому что, как мы уже говорили, женщинам доступ к телескопам Маунт-Вилсона был запрещен.

В первую очередь Шепли проверил, что отношение периода и светимости Ливитт выполняется и в шаровых скоплениях. Затем он усовершенствовал калибровку Герцшпрунга и Рассела, а дальше последовало его самое удивительное открытие: Шепли предположил, что шаровые скопления распределены симметрично вокруг центра Млечного Пути. Так появилась новая модель нашей галактики. Ее размеры оказались значительно больше, чем предполагалось раньше, Солнце в этой модели переместилось из центра на периферию, на расстояние в 30 тысяч световых лет, а сам центр находился в направлении созвездия Стрельца. Сегодня эта модель после некоторых уточнений признается абсолютно верной.

По сравнению с размерами Млечного Пути расстояние до Малого Магелланова Облака оказалось не таким уж и большим. Шепли предположил, что вся Вселенная ограничена Млечным Путем, а дальше ничего нет. Большие скорости, обнаруженные Слайфером, Шепли интерпретировал как выбросы из Млечного Пути под давлением излучения. Нетрудно было представить выброс газовой массы, отталкиваясь от версии, что спиральные туманности состоят не из звезд. Подчеркивая свое предположение относительно Млечного Пути как единственной Вселенной, Шепли называл его Великой Галактикой.

Также в своей диссертации Шепли рассматривал так называемую новую звезду, появившуюся в М31 (на самом деле сверхновую). Не останавливаясь на современной трактовке, можно сказать, что та звезда сияла, как вся М31. Если бы Андромеда состояла из звезд, эта новая звезда осталась бы незамеченной — если только она не излучала невообразимое количество энергии. Сегодня мы знаем, что на сверхновых звездах действительно происходит колоссальный выброс энергии, но в свое время аргумент Шепли был убедительным: Андромеда должна быть газообразной, а новая звезда (S Андромеды) — обычной звездой.

В подкрепление блестящей теории Великой Галактики ван Маанен утверждал, что мог наблюдать вращение в центральных зонах спиралей, известных как МЗЗ, М51, М81 и М101. Если бы эти туманности находились за пределами Млечного Пути, это движение имело бы скорость, значительно превышающую скорость света.

Теория Великой Галактики сегодня отвергнута благодаря усилиям, в частности, Хаббла. Но критиковали ее и другие исследователи, среди которых был Гербер Кёртис. Он говорил, что спектр спиралей с линиями поглощения почти идентичен спектру звезд класса F или G и не похож на газовые спектры, характеризующиеся линиями испускания. Спирали должны были состоять из звезд, а не из газа, вопреки утверждениям Шепли.

Большие спирали [...], по всей видимости, расположены за пределами нашей звездной системы.

Эдвин Пауэлл Хаббл

Кёртис много наблюдал спиральные туманности, блеск которых прерывался черными полосами. Он дал верную интерпретацию этого феномена, указывая в качестве причины межзвездное поглощение света. Но подобные полосы в спектре могли быть и у Млечного Пути, и если это так, то один выстрел убивал двух зайцев: поглощение не позволяло видеть спирали за пределами Млечного Пути. Таким образом, мы не видим других спиралей в направлении плоскости симметрии Млечного Пути не потому, что их нет, а потому, что их не видно. Это позволяло объяснить ошеломляющую разницу между моделями Млечного Пути Гершеля и Каптейна, с одной стороны, и моделью Шепли, с другой. Если Гершель и Каптейн утверждали, что Солнце находится в центре галактики, то Шепли был уверен: оно смещено на 30 тысяч световых лет в сторону периферии.

Сверхновую в Туманности Андромеды Кёртис считал незнакомым видом звезды с невероятной кратковременной светимостью. В конце концов, подобные вспышки уже наблюдали астрономы во времена Иоганна Кеплера (1571-1630) и Тихо Браге (1546-1601). Также Кёртис усомнился в ошибочном, но честном свидетельстве ван Маанена о том, что он наблюдал вращение в спиральных галактиках.

Таким образом, когда Хаббл вступил в сражение, существовало две теории: о Великой Галактике, представлявшей собой всю Вселенную (Шепли), и о Млечном Пути среди миллионов других далеких галактик, и обе они имели своих сторонников. Большее доверие вызывали идеи Кёртиса, но и Шепли находил поддержку. Сегодня известно, что прав был Кёртис, но мы не должны забывать о заслугах Шепли, который рассчитал расстояние до шаровых скоплений, уточнил размеры Млечного Пути и переместил Солнце из центра в то место, где оно и должно располагаться.

Что еще нужно было сделать для доказательства той или иной теории? Следующим шагом было обнаружение цефеид в спиральных туманностях, и это позволило подтвердить, что они находятся гораздо дальше Магеллановых Облаков. И в это время произошли странные события, из-за которых часто говорят, что история делает все возможное, чтобы казаться нелогичной наукой.

Эдвин Хаббл (слева) и Джеймс Джин за 100-дюймовым телескопом в Маунт- Вилсоне.

Генриетта Ливитт, открывательница отношения периода и светимости цефеид.

100-дюймовый телескоп в Маунт- Вилсоне, с помощью которого Хаббл совершил свои великие открытия.

Как известно, Шепли и Хаббл были в очень плохих отношениях. Упрямца Шепли не одобрял и руководитель обсерватории Хейл. В это время Шепли предложили место в обсерватории Гарварда, и он подумал, будто его приглашают на должность директора, хотя потом выяснилось, что это не совсем так. Ученому было некомфортно в Маунт-Вилсоне, поэтому он принял предложение. Это был неоднозначный шаг, ведь великий спор мог разрешиться только с помощью 100-дюймового телескопа, которым располагал Маунт-Вилсон.

Хаббл во многом не сходился с Шепли: его раздражал пацифизм коллеги, не нравились его либеральные идеи, и Эдвин просто жаждал, чтобы Шепли покинул Маунт-Вилсон и оставил огромный 100-дюймовый телескоп в его полное распоряжение. Однако открыто этого желания Хаббл не выражал. В 1921 году Шепли уехал в Гарвард, но ему предложили место не директора (оно досталось Расселу), а профессора-ассистента и астронома.

Перед отъездом Шепли передал свои пластинки М31 Хьюмансону, который сравнил их с предыдущими и... обнаружил цефеиды! Он отметил чернилами положение гипотетических цефеид и поспешил сообщить о своем открытии Шепли. Однако Шепли стер отметки Хьюмансона, ведь если в М31 были цефеиды, то его теория одной галактики рушилась.

В 1923 году Хаббл с помощью 100-дюймового телескопа получил пластинку с М31, при сравнении которой с предыдущими он сделал сенсационное открытие, обнаружив цефеиду. Хаббл решил, что это новая цефеида, помимо уже открытых Ливитт в Малом Магеллановом Облаке. Однако этот эпизод требует более детального анализа. Хьюмансон уже видел цефеиды на М31 и даже сообщил об этом Шепли, но тот не захотел принять это открытие. Хьюмансон, обожавший Хаббла, вероятно, сообщил ему о странной беседе с его оппонентом, поэтому, вполне возможно, Хаббл уже знал, что в М31 нужно искать цефеиды. Более того, для обнаружения их периода Хаббл использовал некоторые пластинки, принадлежавшие Шепли (часть из них тот не стал забирать в Гарвард).

Учитывая взаимное неприятие ученых, возможно, Хаббл неспроста сразу же написал коллеге о том, что нашел цефеиду в Андромеде. Ситуация осложнялась и тем, что цефеида нужна была для расчета расстояния до Андромеды, и для этого Хаббл воспользовался формулой, выведенной Шепли для расчета расстояния до шаровых скоплений. Андромеда находилась на расстоянии миллиона световых лет (сегодняшние расчеты говорят о еще большей цифре — 2,5 миллиона световых лет).

Сесилия Пейн вспоминает, что когда Шепли прочел письмо Хаббла, в котором сообщалось об определении расстояния до Андромеды, он обескуражено произнес: «Это письмо уничтожило мою вселенную». Несомненно, он ждал этого письма. Так что визит Хабблов в Гарвард в их медовый месяц, о котором мы уже упоминали, имел целью еще раз напомнить Шепли о том, что Эдвин нашел цефеиды, и этот поступок был полон злорадства.

Хаббл открыл цефеиды, что подтверждало первоначальный результат. Размеры Вселенной невероятно возросли, их невозможно было точно оценить. Ученые поняли: Андромеда представляет собой группу звезд, похожую на Млечный Путь (сегодня считается, что Андромеда вдвое больше), но могут существовать и другие подобные галактики, еще более удаленные.

Сегодня имя Шепли известно только профессиональным астрономам, также в его честь названо удаленное сверхскопление звезд. Но если бы не упрямство ученого, возможно все было бы иначе, ведь Шепли правильно использовал калибровку на основе закона Генриетты Ливитт, правильно рассчитал расстояние до шаровых скоплений после обнаружения цефеид, понял, что представляет собой наша галактика, определил место Солнечной системы в ней, а также (пусть и после подсказки Хьюмансона) увидел цефеиды на собственных пластинках. Если бы он не уехал в Гарвард от 100-дюймового телескопа, если бы не настаивал на своей модели Млечного Пути как единой вселенной, то есть если бы он был более объективным и доверился фактам, то получил бы славу, которая в результате вместо него досталась Хабблу. Шепли опережал своего оппонента, но его ослепило собственное упрямство. Возможно, позже ученый и хотел вернуться в May нт-Вил сон, но к этому времени руководство уже перешло от Хейла к Адамсу, который ненавидел Шепли так же, как и всех остальных крупных астрономов, включая и Хаббла, и ван Маанена.

СООТНОШЕНИЕ ТАЛЛИ — ФИШЕРА

Соотношение, обнаруженное в 1977 году Ричардом Брендом Талли (1940) и Ричардом Фишером (1943), сегодня — один из основных методов определения расстояния до удаленных спиральных галактик. Если бы этот метод был открыт раньше, это позволило бы уточнить закон Хаббла. Согласно этому соотношению светимость спиральной галактики пропорциональна скорости вращения. Максимальную скорость вращения галактики научились определять напрямую со времен Слайфера, если галактика не сильно удалена. В противном случае скорость можно определить на основании доплеровского расширения спектральной линии на 21 см. Эту линию в спектре можно измерить в сантиметрах. Радиоастрономия появилась в 1930 году благодаря американскому астроному Карлу Гуте Янскому (1905-1950), хотя основное ее развитие пришлось на период после Второй мировой войны.

Соотношение Талли — Фишера. Ординаты показывают абсолютную величину, связанную с логарифмом абсолютной светимости. Диссертация Сватерса, Гронингенский университет, 1999.

Цефеиды позволили делать очень точные расчеты, особенно когда Бааде пересчитал отношение периода и светимости. Но до их открытия в М31 астрономы использовали другие методы, менее точные. Один из них был связан с новыми звездами. Предполагая, что новые звезды были такими же, как в Млечном Пути, в 1919 году Лундмарк рассчитал расстояние до Андромеды и получил результат 550 тысяч световых лет. Эта цифра значительно меньше реальной, но все же это была количественная оценка. Главная проблема использования для расчетов новых звезд была связана с тем, что не у всех у них одинаковая светимость.

Если соблюдать объективность, то нужно сказать, что Хаббл открыл первую цефеиду в Андромеде, когда искал новые звезды, и за одно наблюдение обнаружил две новые звезды и одну цефеиду.

Первая публикация, посвященная определению расстояния до Андромеды и констатирующая правильность теории островных вселенных, появилась не в специализированном журнале, а в New York Times в ноябре 1923 года. Заголовок звучал так: «Открыто, что спиральные туманности являются системами звезд. Доктор Хаббл подтверждает, что островные вселенные, похожие на нашу, существуют».

КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЛАКТИК

Когда Хаббл работал над диссертацией, туманностью называли любой астрономический объект, не являющийся звездой или объектом Солнечной системы. В диссертации были такие слова:

«О природе туманностей известно крайне мало, также до сих пор не существует их приемлемой классификации; у нас нет даже точного определения. Возможно, они различаются по типам и не формируют однонаправленную последовательность развития».

Ясно было одно: существуют туманности, по всей видимости связанные со звездами Млечного Пути, наблюдается некоторая вариативность их форм, их скорости довольно умеренные, также считалось, что они принадлежат Млечному Пути. Были и другие туманности (включая спиральные), обладающие очень высокими скоростями и характеризующиеся отсутствием собственных движений (перпендикулярных линии наблюдения). Считалось, что такие туманности находятся за пределами Млечного Пути. Такой была ситуация, когда Хаббл в 1917 году представил свою диссертацию. С 1921 года он занялся классификацией туманностей: в ее отсутствие вести исследования было невозможно.

Одним из экспертов по данному вопросу считался его будущий шурин Уильям Райт. Хаббл, еще не знавший этого, написал ему очень вежливое письмо с просьбой дать разрешение на изучение данной темы, считавшейся темой Райта. Тот любезно ответил: «Я не хозяин туманностям».

Нельзя сказать, что классификация была исключительно плодом трудов Хаббла. Особенно интересно в ней разделение галактических и внегалактических туманностей. Среди галактических туманностей, принадлежащих Млечному Пути, — планетарные (см. рисунок 1), диффузные (светлые) и пылевые (темные). Однако, говоря сегодня о классификации Хаббла, мы имеем в виду его подклассификацию внегалактических туманностей.

Классификация Хаббла с течением времени менялась. В 1922 году его схема включала «камертон» внегалактических туманностей. В этом камертоне имелись эллиптические туманности, или просто эллипсы (см. рисунок 2), названные так по своему внешнему виду. Предполагалось наличие кольцевых туманностей, которые Хаббл называл ЕО, они занимали край диапазона. До раздвоения камертона эллиптичность росла в прогрессии, туманности назывались Е1, Е2... Е7.

РИС. 1: Галактическая туманность, относящаяся к планетарным, получившимся в результате выброса звезды с умеренной массой.

РИС. 2: Типичная эллиптическая галактика.

РИС. 3: Галактика Андромеды, типично спиральная. Она стала первой, у которой была определена скорость удаления. На ее спирали впервые были открыты цефеиды. Из-за своей близости Андромеда стала предметом дискуссий о существовании островных вселенных.

РИС. 4: «Камертон Хаббла», схематично представляющий систему классификации галактик.

После раздвоения шли спиральные туманности, или спирали (см. рисунок 3): их рукава закручивались, словно водоворот. Спиральные туманности были двух типов, соответствующих двум ответвлениям камертона (см. рисунок 4). У одних центральную часть, балдж, пересекала перемычка (бар), от которой отходили рукава. У других такой перемычки не было. Эти последние получили наименование S с добавлением буквы а, b или с. У Sa рукава находятся рядом с телом, у Sb — чуть отдалены от него, у Sc — отходят от тела. В другой части диапазона находились туманности с балджем и баром. Для их наименования использовался тот же критерий, но после S добавлялась В: SBa> SBb и SBc. В общих чертах эта схема существует по сей день — с некоторыми оговорками, о которых мы еще скажем. Наконец, были туманности, не имевшие формы и какой-либо вращательной симметрии, Хаббл назвал их иррегулярными, и они находились вне «камертона».

Классификация постепенно совершенствовалась. Появился новый тип туманностей — линзовидные, у которых отсутствуют спиральные рукава. По мере обнаружения дополнительных данных к обозначениям различных структур начали добавлять буквы, суффиксы и префиксы. Хаббл поместил линзовидные галактики, 50, в точке раздвоения, разделявшей эллиптические галактики, спиральные без перемычки (см. рисунок 5 на стр. 91) и спиральные с перемычкой (см. рисунок 6).

Хаббл был не единственным исследователем, интересовавшимся классификацией галактик. Между ним и Кнутом Эмилем Лундмарком, работавшим в обсерваториях Лика и Маунт-Вилсона, возник ожесточенный конфликт по этому вопросу. Лундмарк в своих наблюдениях также обратил внимание на наличие звезд в МЗЗ и долго напрасно искал вращательные движения, о которых сообщал ван Маанен. Из-за этого Лундмарк вместе с Кёртисом и Хаббл ом поддержал теорию островных вселенных.

РИС. 5: М101, типичная спиральная галактика.

РИС. 6: Млечный Путь — спиральная галактика с балджем, пересеченным перемычкой. Благодаря трудам Шепли и других ученых мы получили представление о ее размерах и структуре. Открытие балджа относится к недавнему времени.

Хаббл, вместо того чтобы отправить свою классификацию в журнал для публикации, решил отослать ее председателю Международного астрономического союза (IAU), полагая, что эта разработка относится не к исследованиям, а, скорее, представляет собой схему, которую необходимо внедрить на международном уровне. В астрономическом союзе существовали и до сих пор существуют самые разные комиссии. Вопросом Хаббла должна была заниматься комиссия по туманностям и скоплениям звезд, председателем которой в 1923 году стал Слайфер. Он не хотел, чтобы классификация астрономического союза оказалась засорена идеями Хаббла, но из-за настоятельных просьб последнего комиссия рассмотрела его классификацию.

Решение вопроса затягивалось. В это время Лундмарк опубликовал статью с классификацией, которая, по мнению Хаббла, была неприкрытым плагиатом. Ученый написал Слайферу, не слишком стесняясь в выражениях, об этических принципах Лундмарка, который не только представил его идеи как свои, но даже не ссылался на него, хотя прекрасно знал о работе Хаббла, так как присутствовал на ее публичном обсуждении на одном из конгрессов. Также Хаббл написал самому Лундмарку, обвиняя его в плагиате:

«Это самое мягкое выражение, которое мне приходит на ум относительно Вашего поведения. И если его нельзя объяснить каким-то неожиданным мотивом, мне придется постоянно и энергично, как только будет представляться возможность, говорить о Ваших любопытных представлениях об этике».

Хаббл продолжил яростные нападки на Лундмарка в публикации несколько месяцев спустя. Лундмарк ничего не отвечал, но привлек на свою сторону Шепли, который убедил Рассела в том, что классификация Лундмарка гораздо лучше, чем у Хаббла. А что же сказали в Международном астрономическом союзе? В первую очередь, там раскритиковали номенклатуру, предложенную Хабблом, который назвал галактики в левой части камертона ранними, а в правой — поздними.

Существовало предположение, что галактики эволюционировали во времени в направлении камертона слева направо (от эллиптических к спиральным) и их спиральная структура становилась все более открытой. По мнению союза, объективная классификация не должна была включать теоретические интерпретации, касающиеся эволюции.

Хаббл знал об этой точке зрения союза, но включил в классификацию такое деление с подачи известного британского астронома Джеймса Джинса, который и разработал теоретическую модель эволюции галактик, воспроизведенную Хабблом. Между этими учеными возникла дружба: Джинсу очень нравился практик-наблюдатель, подтверждавший его теории, а Хабблу был интересен теоретик, дававший физическое обоснование его классификации. Но астрономический союз был прав: нельзя строить классификацию на теоретических догадках, иначе что будет, если теория окажется неверной? Кстати, именно так и произошло — Джинс ошибался.

Возможно, к отказу астрономического союза от классификации Хаббла имел отношение и Шепли, входивший в комиссию по туманностям и звездным скоплениям, однако официальной причиной стало присутствие в разработке неподтвержденных теоретических идей. Таким образом, если Хаббл хотел опубликовать свою классификацию, он должен был делать это без поддержки астрономического союза — такое решение было принято на собрании в Кембридже в 1925 году.

Хаббл так и сделал и опубликовал свою классификацию- камертон, которая используется по сей день. Конечно, из нее следовало бы убрать слова «ранняя» и «поздняя», однако они остались, и сегодня, несмотря на то что никто не связывает последовательность Хаббла с развитием галактик во времени, по непонятной причине астрономы говорят, например, о поздних спиральных туманностях. Классификация Хаббла оказалась очень удачной, так как в ней объединены простые и сложные понятия, поэтому сегодня она принята на международном уровне.

ЛУНДМАРК ИЛИ ХАББЛ?

Была ли классификация Лундмарка плагиатом, как утверждал Хаббл? Суть возникшей проблемы состояла в том, что Хаббл опубликовал свои результаты с задержкой. Он часто задерживался с описаниями, и у него при этом возникали столкновения с теми, кто публиковал результаты раньше него. Так произошло не только с классификацией галактик, но и со знаменитым законом, носящим имя Хаббла. Имел ли место плагиат в случае с Лундмарком? Историки науки не дают ответа.

Лундмарк работал над этой темой столько же, сколько и Хаббл, а может быть и дольше. Его классификация была очень похожей, но не идентичной. Например, Лундмарк различал эллиптические туманности по радиальному распределению светимости, а не по эллиптичности, однако эта характеристика зависит от проекции, ее нельзя считать структурной. Спиральные галактики у Лундмарка различались больше по форме, чем по степени разведения рукавов. Если Лундмарк и использовал те же наименования — эллиптические и спиральные, — то только из-за того, что эти термины были распространены с середины XVIII века с легкой руки астрономов Александера и Росса.

Вероятнее всего, и Лундмарк, и Хаббл пришли к похожим результатам, и совпадения в их независимой работе связаны с тем, что такой вид классификации очевиден. Другими словами, классификация туманностей не была такой уж трудной задачей. Если наше предположение верно, то обвинения Хаббла не имели оснований. И даже несмотря на то что сам Хаббл считал свою классификацию едва ли не самым ценным своим достижением, его важность гораздо меньше, чем у других открытий ученого.

Галактические туманности Лундмарка по форме могли быть кольцевыми, планетарными, или бесформенными, светлыми и темными. Также нельзя говорить о разделении галактических и внегалактических туманностей как об исключительной заслуге Хаббла. Внегалактические туманности Лундмарк называет ангалактическими.

Спиральная галактика Сомбреро, вид сбоку. Интересна благодаря выступающему светящемуся балджу и темному пылевому веществу.

Спиральная галактика. Хаббл считал важным определить направление вращения рукавов. На примере этой галактики мы можем наблюдать, что возможны оба направления вращения: нижние рукава вращаются в противоположном направлении по отношению в верхним.

Некоторые галактики имеют специфические черты. М82 очень маленькая,и у нее наблюдается сильная эжекция в направлении, перпендикулярном плоскости диска. Эти эжекции имеют важное значение в обогащении межгалактического пространства металлами и магнитным полем.

Справа на краю камертона находятся иррегулярные (неправильные) галактики, имеющие своеобразную форму, в том числе потому, что некоторые из них возникли в результате слияния двух галактик.

Хабблу был неприятен отказ астрономического союза, но он смог утешиться благодаря новой поездке в Европу вместе с Грейс. Ученого должны были назначить председателем комиссии по туманностям и шаровым скоплениям Международного астрономического союза на собрании в Лейдене. В то же время Тёрнер сообщил ему, что Королевское астрономическое общество приняло его своим членом-корреснондентом. Поездка в Европу началась в январе 1928 года и продолжалась пять месяцев.

Балдж, диск и гало темной материи. Классификация Хаббла не учитывала гало, имеющее большую массу и протяженность, и основывалась на внешнем виде миноритарных компонентов.

ТАК ЛИ ХОРОША КЛАССИФИКАЦИЯ ХАББЛА?

Вероятно, она и вправду хороша, раз используется до сих пор. Однако также можно сказать, что это происходит по инерции — как, например, мы пользуемся терминами «ранняя» и «поздняя», хотя временной параметр для классификации Хаббла не является значимым.

Ответ на вопрос, вынесенный в заголовок, не так прост. Хорошая классификация должна быть как можно более простой и охватывать значительное количество случаев. Кажется, что классификация Хаббла отвечает этим требованиям, потому что существует относительно мало так называемых иррегулярных галактик, не входящих в камертон.

Можно подумать, что классификация получила признание по стечению обстоятельств, так как она основывалась только на данных фотопластинок, покрывавших малую зону электромагнитного спектра — его видимую часть. Вид галактик с другой длиной волны существенно отличается. Более того, сегодня считается, что галактики представлены в основном темной материей и видимая материя — это около 1 % от ее состава. Видимая материя важна, потому что мы можем наблюдать ее, но с точки зрения динамических и структурных параметров это не более чем светящееся украшение (см. схему на стр. 96).

Как можно основывать классификацию на миноритарном компоненте — видимой материи, относящейся к минимальной, видимой части спектра? Стал бы Хаббл предлагать такую типологию, если бы видел изображения, сделанные в гамма-лучах, или если бы знал о распределении темной материи в гало галактик?

С другой стороны, ученый основывался на внешнем виде рукавов спиралей. Сегодня мы знаем, что рукава представляют собой волны плотности, они легко различимы, именно там рождаются новые звезды и обнаруживаются яркие временные звезды. Но несмотря на то что рукава спиралей довольно заметны благодаря феномену светимости, они не являются такими же важными для распределения массы, которое в большей степени зависит от осей симметрии. Классифицировать галактики по рукавам — то же самое, что говорить о море как о представляющем собой нечто с волнами. Более логично дать определение, указав химический состав воды, глубину и другие параметры, а не останавливаться на такой характеристике, как наличие волн.

Балджи также не являются основополагающим отличием. Действительно, их формирование влияет на эволюцию галактик, но речь идет о возмущении, по природе схожем с рукавами спиралей. Различие между эллиптическими и спиральными галактиками более значимо, чем различие спиральных галактик с бал джем, баром и без таковых. Возможно, правильнее было бы говорить о спиральных галактиках, а в качестве подструктурной классификации описать балджи, кольца и другие характерные черты таких галактик.

Конечно, неправильно было говорить также о поздних и ранних галактиках, в чем справедливо упрекал Хаббла Астрономический союз: возраст не является параметром, связывающим разные типы галактик. Но какой же параметр является таковым? Или мы можем просто сказать, что бывают эллиптические, линзовидные, спиральные и иррегулярные галактики, не настаивая на их расположении? Например, можно сказать, что классификация была сделана очень давно и не учитывала линзовидные галактики, открытые позднее.

Классификация Хаббла имеет много недостатков, которые мы уже указали, также она не учитывает важные структурные феномены, такие как наличие активного ядра (черной дыры в центре) и ядерные эжекции. Его типология кажется довольно произвольной, но почему тогда ее продолжают использовать?

Различение типов галактик было сделано на основании изображений на фотопластинках. Так, у спиральных галактик есть диск и балдж. Распределение яркости балджа похоже на эллиптическую галактику. В каком-то смысле эллиптическая галактика представляет собой спираль без диска. Но если мы пойдем от Sa к поздним галактикам, не только будут раскрываться рукава: более важно с точки зрения структуры то, что балдж будет уменьшаться, у диска будет пропорционально больше газа, а значит больше возможностей для создания звезд. В эллиптических галактиках практически нет газа. Линзовидные представляют собой галактики с диском без газа. Морфологические признаки связаны со структурными особенностями.

От чего зависит эллиптичность галактик? Изначально предполагалось, что это связано с вращением: чем выше его скорость, тем более плоскую модель мы получаем. Сегодня мы знаем, что приплюснутость связана не с вращением, а с анизотропическим распределением скоростей звезд внутри галактики.

В основной последовательности классификации звезд имеется единый параметр, объясняющий их положение, — масса звезды (а не время, как ученые думали изначально). Возможно, для галактик такого параметра не существует. Эллиптические галактики могут впоследствии создать диск, спиральные — могут утратить диск, сметенный горячим межгалактическим газом, слияние двух спиральных галактик может стать причиной появления эллиптической галактики. Существуют и другие эффекты, и все это позволяет говорить о том, что классификация галактик связана с определенными сложностями.

ГЛАВА 3 Закон Хаббла

Для света, испускаемого галактикой, характерно красное смещение. Связано ли это с эффектом Доплера и скоростью удаления? Хаббл был скрупулезен и объективен, так что говорил только о кажущейся скорости. Его знаменитый закон — это отношение между красным смещением и расстоянием. Кто же сформулировал его первым?

За 13 лет до Хаббла свои предположения делал де Ситтер, а первым получил это отношение Леметр, используя данные опубликованных наблюдений.

Но даже если Хаббл и Хьюмансон не были первыми, они подтвердили теорию огромным количеством данных.

Когда в 1928 году Хаббл вернулся из очередной поездки по Европе, Хьюмансон встретил его, будучи в большом возбуждении. Дело было в том, что он услышал комментарии некоторых астрономов, касавшиеся расстояний до галактик (они были опубликованы и самим Хабблом) и разных скоростей их удаления. Об отношении расстояния и скорости говорили многие, но Хьюмансон услышал мнение, что чем слабее туманности, тем больше расстояние до них и больше красное смещение. Если скорость и расстояние действительно связаны, именно майор Хаббл должен был подтвердить это соотношение и точно сформулировать его. У Хаббла и Хьюмансона было все, чтобы проверить догадку. Хьюмансон умолял Хаббла: «Прикажите мне, и я все проверю».

Оба погрузились в работу. Хьюмансон начал находить все новые и новые туманности, очень слабые и далекие, он получал пластинки спектров. Ученые должны были приступить к анализу линий Н и К кальция, а Хаббла ждал поиск новых методов определения расстояния, так как в отдаленных туманностях не было никакой возможности обнаружить цефеиды.

Новый метод Хаббла был связан с более яркими галактиками в их скоплениях. Ученому не понадобилось много времени, чтобы понять: большинство галактик объединены в скопления. Было логично предположить, что галактики одного скопления находятся на одном расстоянии. В скопления входят более и менее яркие галактики, поэтому поток отдельной галактики был недостаточно показателен для определения расстояния. Статистическое значение имело только отношение потока и расстояния. Однако при выборе наиболее ярких галактик из скопления, по уверениям Хаббла, показатель расстояния был значительно лучше. Хотя метод не был таким же точным, как метод цефеид, все же его можно было использовать: ничего лучшего на тот момент все равно не существовало.

ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ХЬЮМАНСОН

Слайфер получил скорости множества спиральных галактик, но для того чтобы сформулировать положение, известное нам сегодня как закон Хаббла, нужно было измерить скорость большего количества галактик, и самым важным было измерение скорости удаленных галактик, недоступных для наблюдения в слабый телескоп — именно такой был у Слайфера. Для дальнейшей работы нужен был 100-дюймовый телескоп Маунт-Вилсона. Астроном-ассистент Мильтон Хьюмансон, которого называли просто Мильт, отыскивал в небе очень слабые галактики и получал их красное смещение. На основании этих данных майор Хаббл вычислял скорость, при этом Мильт удивлялся быстроте его расчетов. На самом деле Хабблу требовалось всего лишь умножить красное смещение на скорость света. Хьюмансон получал все более и более высокие скорости. Сначала он нашел галактику с кажущейся скоростью 3000 км/с, что было значительно больше максимальной скорости, вычисленной Слайфером. Но эта цифра оказалась несущественной, так как в один прекрасный для астрономии день в результате измерений Мильт получил скорость 20000 км/с. Исследователи начали получать скорости, составляющие десятую часть недостижимой скорости света. Когда скорость достигнет скорости света, будет ли это означать, что ученые добрались до края Вселенной? Мильт и майор Хаббл чувствовали, что чудесное открытие все ближе.

Американский астроном Мильтон Хьюмансон, роль которого в наблюдательной астрономии сильно недооценена.

Поток от дальних галактик был в 100 раз меньше, чем от галактик в скоплении Девы, значит их удаленность была в 10 раз больше, так как еще со времен Кеплера известно, что поток убывает по закону обратного квадрата расстояния.

Оригинальный графин из работы Хаббла, выражающий его закон.

На оси абсцисс указано расстояние до каждой галактики в парсеках (1 парсек = 3,258 светового года), на оси ординат — их кажущаяся скорость в километрах в секунду.

Объединяя скорости Слайфера со скоростями, полученными Хьюмансоном, можно было оценить отношение скорости и расстояния для дистанций, недоступных телескопу. Если расположить по оси ординат расстояния, а по оси абсцисс — скорости, получалась прямая линия со штрихами, показывающими на возможность ошибки, которая становилась тем вероятнее, чем дальше располагались туманности (см. график).

Это означало, что расстояние и скорость прямо пропорциональны. Коэффициент пропорциональности Хаббла обозначили через К, но скоро стали писать H0 — от первой буквы в фамилии ученого — по предложению Ричарда Толмана, друга Хаббла из Калтеха. Индекс 0 в космологии означает настоящий момент. Закон Хаббла был открыт, вернее подтвержден и уточнен:

v = H0r,

где r — расстояние, a v — скорость. Расстояние измерялось в Мпк (мегапарсек; 1 парсек соответствует 3,258 светового года). Скорость измерялась в км/с. Единицей для Я был, соответственно, км/(сМпк). Величина, полученная Хабблом и Хьюмансоном, составила H0= 558 км/(сМпк). Это значение было слишком большим, сегодня используется величина 71 км/ (сМпк). Скоро мы поговорим о причинах этой ошибки.

Статья «Отношение скорости и расстояния во внегалактических туманностях», написанная Хабблом и Хьюмансоном, была опубликована в AstrophysicalJournal в 1931 году.

Напоминаем, что мы используем слово «туманность» вместо «галактика», потому что этот термин употреблял Хаббл.

Ученый не считал, что эти скорости реальны. На самом деле измерялось красное смещение спектральных линий. Отражает красное смещение реальную скорость, которую можно рассчитать с помощью формулы, или нет — исследователи не знали, это была всего лишь догадка. Поэтому, хотя Хаббл использовал букву v и измерял ее в км/с, он всегда отмечал, что речь идет о кажущейся скорости. Как объективный наблюдатель он не отрицал того, что красное смещение z может зависеть от других неизвестных факторов, отличных от доплеровского. Хаббл знал, что другие теоретики считали так же.

А если это не эффект Доплера? В этом вопросе таится не только желание объективно использовать термин. Хаббл знал, что болгарский астроном Фриц Цвикки (1898-1974) предположил, что красное смещение связано с ослаблением энергии фотонов на пути от галактики к нам. Эта гипотеза называлась гипотезой утомленного света. Сделать вывод об «утомленности света» можно было при наличии неких материальных частиц, которые при взаимодействии с фотонами постепенно забирают у них энергию, и при этом, согласно формуле Планка Е = hv, фотон теряет частоту, то есть происходит покраснение.

Сторонники релятивизма также не интерпретировали данную скорость как реальную. Хаббл не был готов понимать все связанные с его гипотезой теоретические сложности. Он осознавал, что его подготовка в области физики недостаточна, он всего лишь прекрасный наблюдатель. Хотя ученый не понимал и не хотел понять теорию относительности, он знал, что релятивизм трактует красное смещение как искажение метрических свойств, а поскольку он ничего не знал об этом явлении, оно вызывало у Хаббла недоверие. Он не хотел использовать эффект Доплера для объяснения z, поэтому все время добавлял к слову «скорость» прилагательное «кажущаяся». Действительно, современная космология не интерпретирует красное смещение галактик как реальное движение: галактики неподвижно закреплены на воображаемой сетке, которая вытягивается. Время-пространство могут не только искривляться, но и растягиваться.

ВРЕМЯ ХАББЛА И БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ

Единицей измерения коэффициента пропорциональности (Н) был км/(сМпк). Он состоит сразу из двух единиц измерения расстояния — километра и мегапарсека, — поэтому его нельзя отнести к гомогенной системе единиц измерения. Если мы поставим одинаковые единицы для расстояний, то получим Н = 1,9 • 10 17с-1. Это необычный показатель, измеряющийся в секундах в минус первой степени, обратный времени. У нас сразу же появляется безудержное желание обнаружить обратное значение этого количества, и мы получаем 5,4 • 1016 секунды, что эквивалентно 2 миллиардам лет (сегодня данные величины можно скорректировать: обратная постоянной Хаббла равна примерно 14 миллиардам лет).

Принцип для Вселенной

Что означает это время, которое сегодня называется временем Хаббла? Чтобы понять его приблизительное значение, представим, что мы прокручиваем время назад. Самые дальние галактики быстро приближаются к нам; самые ближние галактики приближаются к нам медленнее. Когда пройдет 14 миллиардов лет, все галактики соберутся в одной точке. Нам в голову сразу же приходит выражение Большой взрыв. И действительно, уже тогда ученые-релятивисты подошли к этой концепции, хотя термин Большой взрыв был введен британским астрофизиком Фредом Хойлом (1915-2001) значительно позже. Однако Хаббл не хотел разбираться в гипотезах, связанных с Большим взрывом.

Также любопытно, что в статье ни разу не упоминалось расширение и не было даже слова «Вселенная». Хаббл не хотел портить простой закон какими-либо теоретическими догадками. Он опасался, как бы не повторилась история с классификацией галактик, когда он говорил о «ранних» и «поздних» галактиках, увлеченный теориями своего друга Джинса.

Закон Хаббла был сформулирован для «настоящего момента». Несмотря на то что туманность могла находиться на расстоянии 30 миллионов световых лет и, соответственно, свет, который мы сегодня видим, был испущен 30 миллионов лет назад, мы можем сказать, что это практически настоящий момент по сравнению с 14 миллиардами лет, которые длится жизнь Вселенной. Мы наблюдаем прошлое и только прошлое, но это прошлое близко к настоящему. Если мы вслед за Хабблом захотим избежать интерпретаций красного смещения с помощью эффекта Доплера, нам придется написать:

z = (H0/c)r.

Красное смещение пропорционально расстоянию, однако z — то, что на самом деле измеряется. Приведенное выражение является наиболее объективной формулировкой закона Хаббла.

ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ ЗАКОН ХАББЛА ЗАКОНОМ ХАББЛА?

Нет, не является. В числе конфликтов, которые были у Хаббла с коллегами, нужно упомянуть и неприятный эпизод, когда Хаббл безосновательно разозлился на нидерландского теоретика Виллема де Ситтера (1872-1934), одного из наиболее известных релятивистов. Де Ситтер отправил Хабблу свою статью, опубликованную в известном журнале «Вестник астрономических институтов Нидерландов». В работе говорилось о том, что несколько астрономов упоминали возможное отношение между расстоянием и скоростью галактик. Хаббл сурово ответил де Ситтеру: 

«Мы всегда понимали, что когда публикуется первоначальный результат и объявляется о начале программы по проверке данного результата... первичное обсуждение новых данных происходит среди тех, кто занимался реальной работой, это вопрос вежливости. Вы, вероятно, не согласны с этими этическими нормами?» 

Де Ситтер не заслужил такой грубости, однако, желая примирения, он каким-то образом смягчил гнев Хаббла, потому что уже в следующем письме Эдвин признавал: 

«Мистер Хьюмансон и я с пониманием относимся к Вашей интересной интерпретации статей о скоростях и отдаленности туманностей». 

В любом случае это подтверждает тот факт, что необходимость появления закона Хаббла уже назрела, и он упал к ногам нашего героя, как созревший плод. Однако сам де Ситтер не заслужил обвинений, потому что еще 13 лет назад он с помощью теоретических методов предсказал линейную зависимость между расстояниями и скоростями. Теория и эксперимент, а в случае с астрофизикой — наблюдение, должны идти рядом или следовать непосредственно друг за другом, что позволяет достичь научного результата. В любом случае теория имеет не меньшее значение, чем практика. Именно теоретик де Ситтер сформулировал закон Хаббла, который можно было бы назвать законом де Ситтера или законом де Ситтера — Хаббла. Но Хаббл презирал теорию.

В данном случае именно она опередила наблюдение, и это стало происходить все чаще после того, как релятивизм превратился в эффективный механизм осмысления Вселенной. Кроме того, как мы скоро увидим, закон Хаббла требует минимальных теоретических знаний. Любой студент с небольшими познаниями в области механики потоков мог бы открыть его, в том числе используя ньютоновскую физику. И даже если считать, что впервые закон был сформулирован де Ситтером, он не единственный сделал это.

Рассмотрим же несмелые шаги, которые были сделаны перед тем, как Хаббл уверенно подхватил практически готовый закон. Мы уже говорили о том, каким образом Слайфер, вдохновленный своим наставником, миллионером-мечтателем Персивалем Лоуэллом, открыл высокие скорости спиральных галактик. Эти скорости всегда были положительными, за некоторыми исключениями, среди которых была Андромеда. Слайфер посчитал, что скорости связаны с движением Солнца и при измерениях в Южном полушарии можно будет обнаружить больше отрицательных скоростей. Но если Солнце движется к одной точке — апексу, — для проверки можно разделить движения, замеченные при перемещении Солнца относительно туманностей, и остаточное движение, вызванное расширением. Несколько авторов, в том числе Адамс, обнаружили чистое движение расширения. Можно сказать, что именно Слайфер открыл его.

Альберт Эйнштейн (1879-1955) сформулировал общую теорию относительности в 1915 году и через год представил свою первую статичную модель Вселенной. В том же году де Ситтер опубликовал в Ежемесячнике Королевского астрономического общества другую модель Вселенной, в которой не учитывалась плотность материи. Эта Вселенная не была статичной, она расширялась, основываясь на отношении расстояния и скорости, то есть на законе Хаббла. В этой модели было четко сказано, что «объектам на больших расстояниях должны соответствовать очень большие радиальные скорости». Отношение скоростей и расстояний должно было быть линейным, например v = Kr. Но в то время не существовало метода достоверного расчета расстояний. Немецкий ученый Карл Вильгельм Вирц (1876-1939) из обсерватории Страсбурга понял, что радиальные скорости растут по мере уменьшения спиральных галактик. Лундмарк определил отношение де Ситтера и высказал гипотезу: туманности имеют реальный размер, поэтому угловой размер обратно пропорционален расстоянию. Лундмарк пришел к выводу, что формула де Ситтера верна.

Развитие теории шло семимильными шагами. В 1920 году Александр Фридман (1888-1925) и через пару лет независимо от него Жорж Леметр (1894-1966) разработали модели Вселенной, очень похожие на современные. В этих моделях использовалось отношение v = Кг; хотя в этом случае зависимость была линейной только для не слишком удаленных астрономических объектов. Строго говоря, она была справедлива для сегодняшней Вселенной. Также были получены первые значения константы К, которая впоследствии была названа H0, постоянной Хаббла. Мы далее разберем теоретические модели, чтобы показать их связь с работой Хаббла.

История астрономии — это истории достигнутых горизонтов.

Эдвин Пауэлл Хаббл, «Царство туманностей (1936)

Как мы знаем, статьи Хаббла были опубликованы в 1929 и 1931 годах, вторая из них — в соавторстве с Хьюмансоном.

То есть первая работа Хаббла, содержащая знаменитый закон, вышла спустя 13 лет после того, как его предсказал де Ситтер.

Кроме того, этот закон искали и другие авторы и, в каком-то смысле, нашли его, стараясь обнаружить связь догадки де Ситтера с наблюдениями. Сейчас мы увидим, что гнев Хаббла, направленный на знаменитого релятивиста из Нидерландов, был совершенно неоправданным.

С точки зрения наблюдений, кто первым пришел к закону Хаббла? Это сделал Леметр, который хотел логически доказать, что измерение скоростей и расстояний соответствует гипотезам. Этот случай заслуживает особого внимания, так как позже в плагиате обвиняли самого Хаббла.

Бельгийский священник Жорж Леметр был теоретиком-релятивистом. Вместе с Фридманом он предложил знаменитую теорию Большого взрыва. В 1927 году Леметр опубликовал в бельгийском журнале «Анналы научного общества Брюсселя» (Annales de la Societe Scientifique de Bruxelles) статью с названием «Однородная Вселенная постоянной массы и рост радиуса по расчетам радиальной скорости внегалактических туманностей» (Un Univers homogene de masse constant et de rayon croissant), в которой был предсказан так называемый закон Хаббла для небольших расстояний. Не удовольствовавшись теорией, Леметр решил проверить ее с помощью наблюдений. Для этого он воспользовался опубликованными данными скоростей Слайфера и светимости Хаббла (так как еще не было более совершенных методов, он использовал в качестве показателя расстояния постоянную светимость). Так Леметр обнаружил закон Хаббла с коэффициентом, равным 625 км/(с Мпк).

Наблюдения всегда подразумевают под собой теорию.

Эдвин Пауэлл Хаббл

Два года спустя, в 1929-м, появилась статья Хаббла, в которой фигурировала константа похожей величины (хотя, как мы знаем, она на порядок отличается от принятой сегодня). Так как Леметр писал на французском, а статья была опубликована в «неизвестном» европейском журнале, у нас нет достоверных знаний о том, что она была знакома Хабблу. Кроме того, это была теоретическая работа, которую Эдвин никогда не понимал. Но Эддингтон обратил внимание на статью Леметра и даже захотел опубликовать ее перевод на английский в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, что и было сделано в 1931 году.

Однако в переводе была опущена как раз та часть, которая касалась подтверждения с помощью наблюдений положения, известного как закон Хаббла. Кто решил убрать такую важную страницу? Мог ли в этом участвовать Хаббл, боровшийся за свое открытие? Недавно исследователь Марио Ливио, изучив письма, которыми обменивались Леметр и Королевское астрономическое общество, пришел к выводу, что эту часть просил опустить сам Леметр. Но почему? Может быть, он хотел избежать неприятного столкновения с Хабблом, какое пришлось пережить де Ситтеру? Или Леметр признавал большую значимость наблюдений, сделанных именитым коллегой?

Таким образом, закон Хаббла был выведен де Ситтером с помощью теоретических рассуждений. Впервые открыл его, использовав опубликованные данные наблюдений, Леметр. Возможно, Хаббл даже не занимался бы поисками своего закона, если бы Хьюмансон сообщил ему, что он уже открыт.

Однако мы не можем отрицать заслуг Хаббла и Хьюмансона, подтвердивших верность этого закона с помощью огромного количества наблюдений туманностей, проведенных в течение неисчислимого количества часов с использованием точнейших методов определения расстояний. Слова Хаббла имели большое значение: он работал на самом большом в мире 100-дюймовом телескопе. Однако свой вклад сделали также де Ситтер, Леметр, Вирц, Хьюмансон, Шепли, Лундмарк... Над открытием закона Хаббла работало много ученых.

КАК НУЖНО БЫЛО НАЗВАТЬ ЗАКОН ХАББЛА

Справедливости ради закон Хаббла нужно было бы назвать законом Слайфера — де Ситтера — Леметра — Вирца — Лундмарка — Шепли — Хьюмансона — Хаббла. К этому перечню можно добавить и другие имена. Однако такое название слишком уж длинное, поэтому было оставлено имя только одного из авторов. Это не совсем справедливо, но такова жизнь. Что поделать, если в названии не может быть столько имен одновременно? Истина в том, что наступил момент, когда этот закон должен был появиться. Имя Хаббла является одним из важнейших в списке. Никого не удивляет, что закон носит его имя, и никто не предлагает других названий. Именно Эдвин Хаббл вывел закон, витавший в воздухе, в ясной и окончательной форме. Он уточнил его и расширил границы его применения до бесконечности. Сегодня проблема авторства в научных исследованиях как никогда актуальна. Открытиям способствуют множество ученых, часто даже при отсутствии открытого сотрудничества. Научные конференции и публикации в специализированных журналах представляют собой постоянный обмен мнениями, во время которого обнаруживаются и исправляются ошибки. Одни идеи порождают другие.

СПРАВЕДЛИВ ЛИ ЗАКОН ХАББЛА?

Нет, в нем скрыта ошибка. Но мы должны пояснить этот ответ.

В первую очередь рассмотрим, что такое скорость. Как мы уже увидели, на самом деле при наблюдениях мы получаем отношение не между скоростью и расстоянием, а между красным смещением z и расстоянием. Только если интерпретировать красное смещение как смещение Доплера, мы сможем превратить линейное отношение [z, г] в линейное отношение [v, г].

Но даже пользуясь такой интерпретацией эффекта Доплера, если мы примем во внимание огромные расстояния, наступит момент, когда скорость удаления станет больше скорости света, что, как известно, противоречит теории относительности. Хьюмансон смог измерить скорости порядка с/8, но что произошло бы, если бы он мог воспользоваться телескопом Паломарской обсерватории и еще большими телескопами нашего времени?

Парадокс таится в самой формуле эффекта Доплера, верной только для скоростей, небольших в сравнении со скоростью света. Когда скорость сравнима со скоростью света, относительность, столько раз заставлявшая менять формулы и понятия классической физики, обязывает нас скорректировать и формулу эффекта Доплера. Релятивистский ее вариант выглядит так:

λ = λ0√((1+v/c)/(1-v/c)),

где, как и прежде, λ — длина волны спектральной линии удаляющейся галактики, λ0 — длина волны той же линии в состоянии покоя, v — скорость галактики и с — скорость света. Тогда z равно:

λ = (λ-λ0)/λ0 = √((1+v/c)/(1-v/c))-1,

вместо простой формулы z = v/c. Отношение скорости (кажущейся) и расстояния не является линейным. С такой формулой невозможно достичь скорости света. Предположим, что z = 10, это самая большая величина z для галактики, измеренная на сегодняшний день. Выражая ее с помощью классической формулы, мы получим, что скорость галактики равна 10с, но, согласно представленной выше релятивистской формуле, v = (120/122) с. Это очень много, но не больше скорости света.

Следующая таблица получена с помощью закона Хаббла и доплеровской интерпретации г. В действительности соотношение [z, r] зависит от принятой модели Вселенной.

Ориентировочная таблица красных смещений z = 0,003 40 мегасветовых лет v=900 км/с z=0,03 400 мегасветовых лет v=9000 км/с z = 0,3 4 гигасветовых года v=90 000 км/с z= 1 12 гигасветовых лет v=3/5c z=5 Вселенная была в 6 раз меньше, чем сейчас v=12/13c z=10 Самая дальняя обнаруженная галактика v=120/122c

Во-вторых, теория предполагала, что

v→= H(t)r→,

где сейчас H(t) — функция времени ty которое специально указывается для разных моделей Вселенной. Эта функция H(t) получила название функции Хаббла, постоянная Хаббла — значение этой функции в настоящий момент, то есть Н0 = H(t = t0), где t0 — актуальное время, прошедшее с Большого взрыва. Как исключение, в модели де Ситтера функция H(t) на самом деле является постоянной.

Итак, мы «не видим настоящего». Когда мы наблюдаем галактику, мы видим, какой она была за определенное время до момента наблюдения, и это время равно r/с, потому что оно зависит от скорости света. Мы «видим прошлое». Когда расстояние до галактики не слишком велико, эта разница не так важна, но если оно значительное, величина функции Хаббла меняется, отношение Хаббла перестает быть линейным. Таким образом, закон Хаббла действует только для небольших расстояний или, что то же самое, для малых величин z (по сравнению с единицей), на практике меньше 150 миллионов световых лет. Для очень небольших расстояний закон Хаббла также выполняется не полностью, потому что к скорости расширения нужно добавить специфическую скорость каждой галактики. Так же как молекулы жидкости приобретают определенную скорость в результате термического возбуждения, галактики имеют специфическую скорость, равную случайной величине, поэтому мы должны записать

v - H0r + V,

где V — специфическая скорость. Она в среднем составляет 600 км/с. Например, специфическая скорость нашей собственной галактики имеет такое значение, когда за основу берется реликтовое излучение. Обычно эта величина V не учитывается по сравнению со скоростью расширения, но если г очень мала, V может стать доминантной, при этом она может быть как положительной, так и отрицательной. По этой причине Андромеда приближается к нам, а не удаляется. Из-за близости Андромеды именно у этой галактики Слайфер впервые определил радиальную скорость. Кроме того, Андромеда и Млечный Путь формируют (практически) бинарную систему, то есть они связаны и взаимно притягиваются.

СПЕЦИФИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ МЛЕЧНОГО ПУТИ

Эта скорость равна примерно 600 км/с, и эта величина хорошо известна благодаря измерениям космического микроволнового излучения, или реликтового излучения (Cosmic Microvawe Background, СМВ), возникшего, когда ядра водорода и гелия соединились с электронами (эпоха рекомбинации, z = 1100). Это проиллюстрировано на рисунке 1.

РИС. 1

Наблюдатель находится в центре. Его окружает внешняя сфера, в которой возникает космическое микроволновое излучение. Радиус этой сферы может быть выражен в световых годах (расстояние), но на таких больших расстояниях его значение связано с применяемой теоретической моделью, принято указывать красное смещение z = 1100 приблизительно. Снаружи сферы среда ионизирована, фотоны не могут достичь нас. Внутри сферы среда нейтральна, фотоны свободно доходят до нас. Недавно, в эпоху реионизации, обозначенную как малая сфера вокруг наблюдателя, первые звезды начали вновь ионизировать среду. Скопления внутри большой сферы искривляют спектр реликтового излучения.

Сегодня его легко измерить, как мы можем видеть на рисунке 2. Это изображение — проекция, на которой показано все небо. Яркая полоса на большой оси соответствует плоскости нашей галактики. Завихрения вокруг этой плоскости — также часть нашей галактики. Когда мы отделяем части галактики, можно оценить космическое микроволновое излучение.

РИС. 2

На рисунке 3 представлена более выраженная анизотропия, так называемая биполярная анизотропия, связанная с движением Земли относительно излучения. Млечный Путь направляется к самой темной точке этой карты со скоростью 600 км/с.

РИС. 3

ЗАКОН ХАББЛА ОЧЕВИДЕН?

Как мы уже сказали, закон Хаббла легко получить теоретически. Рассмотрим закон с трех сторон: вначале с помощью самого примитивного объяснения, а затем в приложении будут представлены два других, более точных способа, требующих минимальных знаний классической механики флюидов. Несмотря на то что модели Вселенной являются следствием применения общей теории относительности, закон Хаббла может быть выведен с помощью более элементарных рассуждений — как следствие так называемого космологического принципа.

КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

Согласно космологическому принципу, который также можно было бы назвать принципом Джордано Бруно, Вселенная гомогенна и изотропна. Говоря, что Вселенная гомогенна, мы имеем в виду, что все ее точки одинаковы: везде одинаковая температура, одинаковая плотность и так далее, при этом мы говорим об очень больших масштабах. Говоря, что Вселенная изотропна, мы хотим сказать, что куда бы мы ни посмотрели, вне зависимости от направления наблюдений, все эти направления будут равноправны, включая очень большие масштабы. Таким образом, в любом уголке Вселенной все воображаемые наблюдатели будут видеть примерно одно и то же.

Существует множество моделей Вселенной, но практически все они основываются на космологическом принципе. Считается, что достаточным масштабом для использования космологического принципа являются 300 мегасветовых лет. Кроме того что этот философский принцип привлекателен сам по себе, мы вынуждены принять его, ведь если мы будем считать наше положение как наблюдателя уникальным, то как мы осмыслим Вселенную в ее полноте? И как тогда мы сможем заниматься космологией?

Этот круг в определенном положении показывает распределение галактик относительно координаты прямого восхождения и красного смещения, принятого за координату удаления. Мы можем видеть сеть пустот, ограниченных нитевидными переплетениями.

Крупномасштабная структура Вселенной Космологический принцип пригоден для использования на больших масштабах, примерно 500 мегасветовых лет. Для меньших масштабов существует крупномасштабная структура Вселенной. Сверхскопления (скопления скоплений галактик) группируются, образуя сеть нитевидных переплетений, проходящих через огромные пустоты.

Представим, что мы рассматриваем три галактики, расположенные на расстоянии 10, 20 и 30 Мик. Обозначим эти три галактики как Л, В и С. Представим, что мы определили скорость удаления Л, равную 1000 км/с. Какой будет скорость В? Так как с А видно то же, что и нам, расстояние до В равно 10 Мпк, скорость, которую с А можно измерить у В, будет равна 1000 км/с. Следовательно, мы должны отметить, что скорость В составит 1000 + 1000 = 2000 км/с. Также для А скорость С будет равна 2000 км/с, поэтому для нас она составит 3000 км/с. Мы доказали закон Хаббла.

Это рассуждение, основанное на классических теориях, является моноразмерным: галактики находятся па одной линии. Но если мы приложим определенные усилия и представим трехмерную модель, то вновь получим закон Хаббла. В приложении рассматривается доказательство закона Хаббла для читателя, знакомого с элементарной механикой жидкостей.

РИС. 1

РИС. 2

ФРАКТАЛЬНАЯ ВСЕЛЕННАЯ

В реальности существует возможность того, что Вселенная не гомогенна, и при этом мы можем заниматься космологией. Речь идет о модели фрактальной Вселенной, в которой плотность меняется в зависимости от масштаба (см. рисунки 1 и 2).

На рисунке 1 материя группируется вокруг октаэдра, как в А. Представлены четыре вершины, гак как две другие расположены над и под листом бумаги соответственно. Как распределяется материя в скоплении А? Приблизимся к А и увидим, что распределение такое же, как на рисунке 1. И так бесконечно. На рисунке 2 материя распределяется по граням октаэдра. Но внутри октаэдра могут находиться семь малых октаэдров. И так до бесконечности.

ГЛАВА 4 Гомогенность Вселенной

Физики-релятивисты исходили из космологического принципа гомогенности и изотропии Вселенной. Но был ли совместим этот принцип с наблюдениями? Хаббл проверил теорию с помощью 100-дюймового телескопа Маунт-Вилсона, однако ему нужна была еще одна, более основательная проверка. Для этого в распоряжении ученого уже имелся 200-дюймовый телескоп в Маунт- Паломаре, но сердечный приступ прервал эту работу.

Изучать деятельность Хаббла лучше, помещая ее в соответствующий исторический контекст, в котором теоретические разработки на шаг опережали наблюдения. Часто они становились стимулом для практических исследований и в любом случае нуждались в подтверждении опытом. Гомогенность Вселенной, которая принималась релятивистами как данность, требовала исследований с помощью телескопов. Хаббл в конце жизни взялся за эту задачу и значительно приблизился к результату, хотя предполагаемая гомогенность Вселенной даже сегодня не является полностью доказанной.

ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ И ВСЕЛЕННАЯ

С давних пор философы и физики задавались вопросом, является ли Вселенная конечной в пространстве и во времени. Существовали самые разные философские течения, защищавшие противоположные точки зрения по этим двум вопросам. Практически все ответы основывались на логических рассуждениях, потому что физики, которая могла бы рассматривать Вселенную в целом, не существовало.

Эта наука появилась только благодаря Эйнштейну с его общей теорией относительности, начала которой были заложены в программной статье ученого 1915 года. Рассматривать Вселенную как единое целое стало возможным только после появления этой революционной теории. Согласно представлениям молодого Эйнштейна-философа и некоторых его предшественников, идеальная Вселенная — конечная во времени, стационарная и статичная, то есть вечная, неизменная, неподвижная.

Любопытен тот факт, что во Вселенной Эйнштейна выполняются все его формулы, хотя сама идея о статичной и вечной Вселенной не следует из его уравнений — это базовая философская концепция. На самом деле философские идеи, свойственные Эйнштейну, были сформулированы задолго до него. Вселенная была вечной и статичной еще у греческого ученого Аристотеля (384-322 до н.э.), также это представление было характерно и для более поздних философов.

Однако до появления общей теории относительности идею Аристотеля трудно было использовать в качестве научной гипотезы: она не совмещалась с так называемым космологическим принципом. Согласно этому принципу Вселенная гомогенна (то есть все ее точки равноправны) и изотропна (равноправны все направления).

Космологический принцип с философской точки зрения выглядит привлекательно. Мы живем в любой точке Вселенной, все точки которой равноправны. Мы вынуждены принять этот принцип, потому что если точка наших наблюдений является исключительной, мы не можем ничего сказать о Вселенной в целом.

Но если все точки равноправны, то невозможно представить себе Вселенную, имеющую предел. В такой Вселенной должны быть центр и края, а согласно классической концепции центр и края все же различаются. Наблюдатель в центре видел бы галактики одинаково во всех направлениях, а наблюдатель на краю видел бы галактики, находящиеся в одном полушарии, и не видел бы ни одной из другого. Классически Вселенная молодого Эйнштейна не могла существовать.

Но общая теория относительности обходила это препятствие. Так как пространство могло быть искривленным, можно было представить себе конечную Вселенную без края.

Это сложно понять человеку, не стоящему на релятивистских принципах, поэтому популяризаторы науки прибегают к следующему сравнению, которое использовал и Хаббл.

Прошедшее время конечно, будущее время бесконечно.

Эдвин Хаббл в своей книге «Наблюдательный подход к космологии» (1937)

Представим себе двумерных существ, а не трехмерных, как мы. Они живут не в плоском двумерном пространстве, а на сферической поверхности, то есть в искривленном пространстве. Сферическая поверхность — это вся их Вселенная, они не понимают, что можно выйти за ее пределы или переместиться в ее центр. Для них Вселенная конечна, потому что они могут переместиться в любую ее точку за конечный отрезок времени, но они не могут достичь края Вселенной, потому что, сколько бы они ни шли, они не могут обнаружить линию, определяющую границы Вселенной. Если применить эту концепцию к трехмерному миру, мы приблизительно поймем, что представлял себе Эйнштейн до того, как применил свои уравнения ко всей Вселенной. Согласно его преставлениям, если бы мы запустили луч света прямо, то из-за кривизны пространства он, пройдя свой путь, вернулся бы к нашему затылку.

Так относительность позволяла совместить космологический принцип и пространственные пределы Вселенной. Относительность делала возможным союз философии Аристотеля с физикой.

Космологический принцип прекрасен. Но... верен ли он?

Этот принцип позволяет изобретать прекрасные теории, однако совместим ли он с наблюдениями? И здесь ключевой фигурой становился такой наблюдатель, как Хаббл. Принцип не нужно доказывать, но он должен подтверждаться наблюдениями.

Однако прежде чем поговорить о Хаббле с его 100-дюймовым телескопом, представим, как мы тихонько пробираемся в кабинет Эйнштейна и наблюдаем за его работой. Вот ученый записывает формулы. Что это за формулы? Вначале он предложил уравнения, которые показались ему самыми простыми. Но эта попытка оказалась неудачной: согласно этим уравнениям Вселенная... расширяется. Но этого не может быть, это абсурдно: Вселенная должна быть статичной. Тогда Эйнштейн меняет свои уравнения, добавляя к ним еще одну переменную — космологическую постоянную А. Эта константа объясняла расширение Вселенной, без которого самогравитация заставила бы Вселенную коллапсировать, стянуться в одну точку, что было равнозначно ее разрушению.

С помощью этой небольшой хитрости ученый достиг своей цели. Воспользовавшись космологической постоянной, Эйнштейн представил нам модель Вселенной, которая была статичной (не двигалась), стационарной (неизменной) и конечной в пространстве. Эту космологическую постоянную сегодня можно было бы назвать темной энергией, так что можно сказать, что понятие темной энергии было введено еще Эйнштейном.

Почти одновременно де Ситтер нашел другое решение уравнений Эйнштейна, верное только для вселенной с низкой плотностью, идеально — для вселенной без материи. Однако решение не было статичным, поэтому оно не понравилось Эйнштейну. Вселенная де Ситтера расширялась, и тогда было предсказано, что v = H0r, что вызвало раздражение Хаббла, и успокоил его только примирительный тон мудрого нидерландца, но об этом мы уже говорили.

Прошло достаточно много времени, пока не нашли решение уравнений Эйнштейна, приемлемое сегодня и справедливое для любых периодов, за исключением времени, равного долям секунды, когда относительность не может применяться. Решение было найдено независимо друг от друга русским ученым Александром Фридманом между 1922 и 1924 годом и бельгийцем Жоржем Леметром в 1927 году. Несмотря на то что модель Леметра появилась позже, считается, что она полностью самостоятельна: Леметр ничего не знал о статьях Фридмана, опубликованных на немецком языке.

ПАРАДОКС ОЛЬБЕРСА

В 1823 году немецкий астроном Генрих Вильгельм Ольберс (1758-1840) сформулировал парадокс, который следует из одной естественной мысли, приводящей нас прямо в сердце космологии. Представим, что галактики распределены по Вселенной более или менее гомогенно. Разделим окружающее нас пространство на слои, словно в луковице. Свет от удаленного слоя будет затухать пропорционально r2. Но если в любой точке неба мы можем обнаружить звезду и если бы слоев было бесконечное множество, то мы на Земле по ночам видели бы сияющие небеса. Однако это не так. Самый простой способ разрешить этот парадокс — представить, что свет от удаленных галактик еще не успел дойти до нас.

Зато эти работы прочел Эйнштейн, тут же заявивший, что это решение неприемлемо. Такую же реакцию вызвала у него и работа Леметра, потому что она также противоречила статичной модели. Однако за этим последовала переписка Эйнштейна с Фридманом и устная дискуссия с Леметром, и наш швейцарец принял математическое дополнение своих уравнений, которое сделали эти двое ученых. Эйнштейн не считал, что Вселенная является именно такой, какой видели ее Фридман и Леметр, но признавал корректность их математических рассуждений, и это признание делает ему честь.

Вселенная Фридмана и Леметра расширялась, это расширение происходило (только на современном этапе и в недавнем прошлом) по закону, известному нам как закон Хаббла, v = H0r. На самом деле это простое линейное уравнение было частью более общего уравнения, о котором мы уже говорили:

v→ = H(t)r→,

где H(t) — функция времени, которую эти модели позволяли найти на протяжении жизни Вселенной. Были описаны три типа Вселенной, и все они предполагают Большой взрыв (хотя сам этот термин появился гораздо позже), то есть начало Вселенной, которое Фридман назвал Erschaffung («творение»), а Леметр — «примитивным атомом» и даже «изотопом нейтрона» (он решил, что изначально существовали только нейтроны, распадающиеся на протон и электрон, — в то время были известны только эти частицы). Это были следующие модели.

1 .Закрытая Вселенная, в которой расширение прекращается и начинается сжатие, что приводит к коллапсу Вселенной, названному Большим сжатием (big crunch) — в противоположность Большому взрыву, кривизна этой Вселенной положительная.

2. Открытая Вселенная, в которой расширение длится бесконечно; ее кривизна отрицательная.

3. Критическая Вселенная, или Вселенная Эйнштейна — де Ситтера, или плоская Вселенная; ее кривизна нулевая. Эта самая простая модель, в ней расширение будет вечным, но в бесконечности его скорость стремится к нулю. Плотность типа р α t-2, хотя в прошлом с z = 10000 (приблизительно) во Вселенной доминировал свет, а не материя, и плотность излучаемой энергии была пропорциональна t½.

Эйнштейн в конце концов принял модель Большого взрыва, особенно после разговора с Хабблом, хотя у него и вызывала сомнения терминология: само слово «космологический» (отцом которого считают Эйнштейна) и Большой взрыв, навевающий религиозные ассоциации.

ТЕОРИЯ СТАЦИОНАРНОГО СОСТОЯНИЯ

Значительно позже парадокса Ольберса, в 1948 году, возникла теория, конкурировавшая с теорией Большого взрыва. Речь идет о теории стационарного состояния, предложенной Фредом Хойлом, Томми Голдом и Германом Бонди. Эта теория, сегодня опровергнутая, соперничала с теорией Большого взрыва в течение большей части XX века. Стационарная Вселенная, как это следовало из ее названия, находится в стационарном,неизменном состоянии, но она не статична, то есть можно было наблюдать движение — движение расширения, которое на тот момент подтверждалось наблюдениями. Уменьшение плотности при расширении компенсировалось постоянным созданием новой материи. Хойл использовал термин Большой взрыв (big bang), чтобы поиронизировать над моделями, в которых предполагалось, что Вселенная имела начало во времени и материя в ней при этом имела бесконечную плотность. Однако эта насмешка закрепилась в качестве названия теории Фридмана и Леметра, принятой впоследствии Эйнштейном. Пока решалась судьба теории Большого взрыва и теории стационарного состояния, одни связывали Большой взрыв с идей Бога-творца, а другие предпочитали атеистическую теорию стационарного состояния. Этот спор захватил очень многих.

Британский астроном Фред Хойл.

Виллем де Ситтер, один из самых уважаемых космологов- релятивистов.

Жорж Леметр, которому мы обязаны первой формулировкой теории Большого взрыва.

Альберт Эйнштейн во время посещения Маунт-Вилсона в 1931 году. На фото мы можем увидеть Хаббла (во втором ряду второй слева) и Уолтера Адамса (в центре в шляпе).

ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ И ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ

Современная космология признает существование темной материи и темной энергии. Сегодняшние представления о составе Вселенной отражены на диаграмме.

Можно посчитать, что эти названия появились недавно, но это не так. Космологическая постоянная, которую ввел Эйнштейн в 1915 году, объясняет возможность существования темной энергии. Темная материя была открыта болгарским астрономом Фрицем Цвикки в 1933 году. Он применил теорему о вириале к скоплению Кома и сделал вывод о том, что в этом скоплении должна присутствовать невидимая материя, потому что в противном случае высокие скорости галактик рассеяли бы это скопление или оно имело бы большие размеры. Представлены три возможных типа распределения темной материи в скоплении галактик: в виде большого гало, при этом в отдельных галактиках темной материи нет (рисунок 1); каждая галактика имеет собственное гало из темной материи (рисунок 2); смешанный вариант — галактика с темным гало внутри большого темного гало скопления (рисунок 3). Третий вариант сегодня считается наиболее вероятным, так что предлагаем новую скороговорку: не галактики с гало и не гало галактик, а галактики с гало внутри гало галактик.

Вселенная де Ситтера, в которой доминировала космологическая постоянная, — это Вселенная будущего, потому что космологическая постоянная предполагает расширение, а расширение влечет уменьшение плотности Вселенной и, соответственно, уменьшение самогравитации. Вселенная де Ситтера — это Вселенная большого разрыва (big rip), в которой расширение со временем все сильнее, — на языке математики это называется экспоненциальным расширением.

Любопытно, что модель Вселенной де Ситтера, хотя и появилась достаточно рано, применима не только к будущему, но и к настоящему, потому что сегодня темная энергия если не определяет структуру Вселенной, то по крайней мере играет в ней важную роль.

В первоначальной Вселенной, вероятно, сложилась похожая ситуация, так как установлен период инфляционного экспоненциального расширения. Но гипотеза инфляционного расширения не была связана с исследованиями Хаббла — ее начал развивать американский физик Алан Гут (1947), и его первая модель была представлена в 1980 году, то есть много лет спустя после смерти героя нашей книги.

МАСШТАБНЫЙ ФАКТОР

Если Вселенная расширяется, нам нужно знать ее величину в каждый момент истории. Но так как мы не отвергаем и возможности того, что Вселенная бесконечна, функция для определения величины должна быть релятивистской. Представим, что галактика сегодня находится от нас на расстоянии 100 Мпк. Через какое-то время из-за расширения Вселенной она может оказаться на расстоянии 200 Мпк. В этом случае мы говорим, что масштабный фактор равен 2. Обозначим эту величину через а. Масштабный фактор — это функция времени, привязанная к функции Хаббла с помощью

1/a(t) da(t)/dt = H(t)

где a(t0) = 1 является частью определения. Сегодня масштабный фактор при t = t0 по определению равен единице. Одна из базовых задач космологии — узнать функцию a(t), и это позволит нам увидеть, как менялась a(t) согласно разработанным моделям. Историю космологии как науки можно представить как постепенное выявление функции a(t). Далее мы опишем, как был выяснен масштабный фактор и появились математические графики, описывающие «эволюцию эволюции» Вселенной.

Начнем с трех моделей, которые можно назвать классическими. Они соответствуют Вселенной с доминирующей материей (как сегодня) и без космологической постоянной. Начнем со Вселенной Эйнштейна — де Ситтера. В ней

a(t) α t⅔

Математическое описание открытой или закрытой Вселенной будет иметь более сложный вид. Но вместо того чтобы писать математическое выражение, представим Вселенную графически на рисунке 1 (следующая страница). На самом деле сейчас а равно 1, поэтому больше подойдет рисунок 2, где t = 0, а время, прошедшее с Большого взрыва, зависит от типа Вселенной. Во Вселенной Эйнштейна — де Ситтера от Большого взрыва до настоящего момента прошло ⅔ времени Хаббла.

Масштабный фактор в случае закрытой Вселенной — это циклоида, то есть кривая, описываемая точкой на окружности, которая, словно колесо, катится без скольжения, как показано на рисунке 3. Как мы можем увидеть, в этой функции ноль соответствует Большому взрыву, затем функция растет до максимального значения, после чего расширение превращается в сжатие и, наконец, в Большое сжатие. Колесо может сделать бесконечное число оборотов, и циклоида будет бесконечной. Но мы не знаем, является ли Вселенная бесконечной последовательностью больших взрывов и больших сжатий. Известно лишь, что во время отскока при Большом сжатии релятивистские формулы не выполняются. Мы никак не можем описать Вселенную подобной плотности и температуры.

РИС. 1 Классические модели Фридмана.

РИС. 2 Эта схема такая же, как предыдущая, но в ней нулевое время зависит от модели. Точкой обозначена исходная модель Эйнштейна, в которой не было временного изменения.

Но во Вселенной не всегда доминировала материя. Природа Вселенной менялась за время ее существования, и сегодня известно, что ранее а = 10-4 во Вселенной доминировало излучение. Это была сияющая Вселенная: плотность энергии излучения была больше энергии покоя материальных частиц. В ту эпоху а α t-½, и мы можем нарисовать кривую a(t) для большего временного интервала (рисунок 4).

РИС. 3 Закрытая Вселенная Фридмана описывает кривую, называемую циклоидой.Такую кривую описывает точка А, расположенная на ободе колеса, которое катится без проскальзывания.

РИС. 4 Вселенная с доминирующим излучением и доминирующей материей. Представлена только критическая Вселенная. Ввиду доступности для наблюдений указано положение, соответствующее реликтовому излучению.

РИС. 5 Критическая Вселенная, в которой доминируют излучение, материя и темная энергия.

РИС. 6 Критическая Вселенная с фазами инфляции, излучения, темной материи и энергии.

Но во Вселенной будущего доминирует не материя, не излучение, а космологическая постоянная Л, или, в более общей форме, темная энергия. В этом случае в будущем Вселенная будет вести себя как Вселенная де Ситтера. Это была первая опубликованная модель Вселенной будущего. В ней

a(t) α еKt,

так что мы можем постепенно реконструировать эволюцию Вселенной (рисунок 5). Когда придет будущее, описанное де Ситтером? Можно сказать, что оно уже начинается.

Мы не будем подробно анализировать инфляционную эру, так как эти модели разрабатывались уже после смерти Хаббла, но для того чтобы дать полную картину, скажем, что в первоначальную эру расширение можно было описать с помощью экспоненциальной функции, как в предыдущей формуле. При этом мы можем описать историю расширения Вселенной, показанную на рисунке 6. Эта сложная схема с частыми качественными изменениями отражает множество исследований, проводимых в течение последнего века.

Также мы можем начертить график функции H(t). На рисунке 7 (следующая страница) мы видим, что Хаббл смог наблюдать только небольшой временной интервал, который является практически единственным доступным для наблюдения. В действительности у нас есть другой маленький интервал, при котором 7 примерно равно 1100, когда произошел выброс реликтового излучения.

Кроме функции a(t) нам интересно знать, как менялась плотность Вселенной. Мы представим это изменение только для критической Вселенной Эйнштейна — де Ситтера, так как именно она лучше всего соответствует современным данным (и современные теории инфляции для первоначального времени подтверждают ее). На рисунке 8 представлена плотность в зависимости от времени критической вселенной, р(t) α t2, и соответствующая эпохе темной энергии.

Также для полноты картины, не претендуя на реальное описание (поскольку это не является темой нашей книги), рассмотрим, как менялась температура Вселенной. На рисунке 9 представлена T(t). Примерно для z < 10-10 Вселенная в основном содержала нейтрино, электроны, позитроны и фотоны. Обычная материя (барионы, такие как протоны и нейтроны)

и темная материя присутствовали, но в меньшем количестве.

РИС. 7 Изменение функции Хаббла в критической Вселенной Эйнштейна — де Ситтера и во Вселенной де Ситтера. t0 — настоящее время.

РИС. 8 Схема варьирования плотности.

Все частицы находились в термическом равновесии. Тогда пары нейтрино распались, позитроны и электроны взаимно уничтожили друг друга, что увеличило температуру фотонов и материи. Затем распались пары фотонов. Температура барионов поднялась до критических значений, сформировались первые звезды. Все это происходило относительно недавно, в эпоху, называемую реионизацией.

РИС. 9 Изменение температуры. Температуры фотонов, барионов и нейтрино менялись по-разному.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТУМАННОСТЕЙ

В 1932 году Хаббл предложил изучать распределение туманностей в пространстве. Для этого он использовал 60- и 100-дюймовые телескопы, а также 36-дюймовый телескоп Ликской обсерватории на Маунт-Хамильтоне. Над этой базовой проблемой космологии работал студент Хаббла Ник Майал. Он искал ответы на вопросы: гомогенно ли распределение туманностей? изотропно ли оно?

Говоря «гомогенное распределение», мы хотим сказать, что плотность галактик одинакова в любой точке Вселенной; все точки пространства Вселенной в этом смысле равноправны.

Говоря «изотропное распределение», мы хотим сказать, что плотность галактик одинакова в любом направлении, которое мы наблюдаем; все направления эквивалентны. При этом можно доказать, что изотропия подразумевает гомогенность, но не наоборот. Гомогенность не подразумевает изотропии.

Однако одинаковая плотность галактик во всех точках Вселенной представляет собой огромную проблему. Нужно брать за точку отсчета очень крупные структуры, содержащие статистически большое количество галактик, а затем считать галактики в них. Основная трудность, особенно в те времена, состояла в том, что расстояния не были известны с абсолютной точностью,— это касалось в первую очередь галактик, для которых был неприменим метод цефеид. Для подтверждения гомогенности Вселенной требуется очень много наблюдений. Мы можем изучать статистическое распределение потоков туманностей, наблюдаемых здесь, на Земле. Функция статистического распределения — особая функция при гомогенной Вселенной. (Можно доказать, что количество галактик со звездной величиной m пропорционально 10 0,6m в случае гомогенности.)

Это очень важные проблемы, поскольку если мы можем оценить массу галактик, пусть и с определенной погрешностью, это означает, что мы можем рассчитать массу Вселенной. Но точный ответ на вопрос о массе Вселенной неизвестен до сих пор. Поведение Вселенной зависит от ее плотности. Но какова плотность Вселенной вокруг нас? Эта плотность одинакова в каждой ее точке?

Также нельзя забывать о проблеме затемнения, вызванного межгалактической пылью, которая не позволяет нам наблюдать галактики, расположенные под углом к плоскости симметрии Млечного Пути. Нужно было провести оценку в зонах рядом с галактическим Северным полюсом (наблюдения на Южном галактическом полюсе невозможны, потому что его можно рассмотреть только с помощью телескопов в Южном полушарии, а они не обладают необходимыми характеристиками для этого).

К сложностям наблюдения добавлялись и социальные проблемы. В США шла депрессия, Майал страдал от безденежья, с ним не хотели продлевать контракт, он мечтал стать Хабблом из Южного полушария, хотя не располагал телескопами необходимой мощности. И все же он продолжал наблюдения. У Майала с Хабблом складывались теплые и даже дружеские отношения: студент был искренним почитателем таланта своего наставника, а восхищаться Хабблом издалека было легче, чем работая с ним плечом к плечу.

В 1934 году вышла первая работа Хаббла «Распределение внегалактических туманностей». Она опиралась на огромное количество наблюдений, при этом основная нагрузка легла на плечи Хьюмансона и Майала. Хаббл отбросил сомнительные галактики и сконцентрировал внимание «всего» на 44 тысячах галактик. На основании этих статистических выкладок стал очевиден основной вывод: большая часть Вселенной, которую может наблюдать человечество, на самом деле гомогенна. Результат работы заслуживал восхищения. Возможно, он был сформулирован под влиянием древних философов, а также релятивистской теории. Быть может, Хаббл предполагал нечто подобное еще до начала исследований. Но начиная с этого момента можно было отбросить догадки и предположения. Вывод основывался на точных данных.

Итак, если плотность материи одинакова во всех точках Вселенной, чему она равна? Хаббл изложил расчеты, не прибегая к излишнему теоретизированию, в популяризаторском ключе: «грамм в объеме тысячи объемов Земли». Объем Земли равен 1027см. Плотность, вычисленная Хабблом, была примерно равна 1030 г/см³. Эта величина удивительно похожа на принятую сегодня для видимой массы критической Вселенной.

ЭЙНШТЕЙН И ХАББЛ

Альберт Эйнштейн решил на два месяца поехать в Пасадину, чтобы понять, над чем работали в Маунт-Вилсоне и Калтехе. Его сопровождала его вторая жена Эльза Эйнштейн, занимавшаяся расписанием ученого и защищавшая своего мужа от тысяч любопытных, желавших поглазеть на «самого умного человека в мире». Эйнштейну тогда был 51 год, Хабблу — 42.

Во время визита в Пасадину в 1931 году Эйнштейн был уже всеобщим любимцем из мира науки. Он был довольно остроумен, многие его высказывания становились афоризмами. Ученого постоянно приглашали в научные и культурные учреждения, и эти визиты собирали множество посетителей. Эйнштейну нравилась такая популярность. Он был не только одним из величайших ученых всех времен, но также отличался изобретательностью, любовью к импровизации и хорошей шутке. Конечно, такую популярность невозможно выносить 24 часа в сутки, поэтому Эльза планировала его расписание: встречи с публикой, приглашения, выступления, личная жизнь. Да, Эйнштейна любили, но оборотной стороной этого всеобщего восхищения была необходимость защищаться от любопытной толпы.

Эйнштейн смог полностью изменить основы физики, используя в качестве инструмента только собственную голову. Несомненно, он был звездой научных и общественных собраний, лакомой добычей для ненасытных фотографов и журналистов.

Этот необычный человек утверждал, что пространство и время зависят от наблюдателя, что энергия и масса — одно и то же, что ничто в мире не может перемещаться так же быстро, как свет, что пространство искривлено. Он перевел понятие гравитации в чисто геометрическую сферу. Он объяснил смещение перигелия Меркурия, описал отклонение света, испускаемого звездой, при прохождении его рядом с Солнцем, предсказал красное смещение света из гравитационного ноля и заложил основы понимания Вселенной.

Эйнштейн, представлявший теоретическую космологию, и Хаббл — лицо космологии наблюдательной — должны были встретиться. Чего можно было ожидать от этой встречи? Если задуматься, она вполне могла обернуться сущим кошмаром. Что может быть общего между Хабблом, проводившим астрономические наблюдения в военной форме, управлявшим телескопом по звуку сигнальной трубы, жившим по законам военного лагеря, и самым ироничным из антимилитаристов? Именно Эйнштейну принадлежат слова: 

«Тот, кто довольно марширует под музыку в строю, уже заслужил мое презрение. Мозгом он был наделен по ошибке, ему вполне было бы достаточно и спинного мозга». 

Как мог человек, на дух не переносивший военных, поладить с Хабблом? Конечно, приведенные выше слова относились к нацистам. Но все же один был пацифистом, а второй — добровольцем в двух войнах; один совершенно не придавал значения своей одежде и внешнему виду, а второй заказывал гардероб у английского портного... Они были полной противоположностью друг друга, как же они нашли понимание?

Хаббл был не только высоким, но и высокомерным. Он гордился своим ростом; Эйнштейн не понимал его английского, так что для бесед пришлось воспользоваться услугами переводчика.

Еще более серьезным препятствием, которое разделяло двух гениев непреодолимой интеллектуальной стеной, был тот факт, что Вселенная, описанная Эйнштейном, была статичной, а Вселенная, наблюдаемая Хабблом, — динамичной.

Словом, от этой встречи стоило бы ожидать шумного столкновения. Но великие ученые оказались выше своих предпочтений: они не только поняли друг друга — эта встреча стала решающей в истории науки.

К обсерватории подъехал автомобиль. На заднем сиденье Эйнштейн разместился посредине, Хаббл — справа, Адамс — слева. Они осмотрели солнечный телескоп, используемый для подтверждения теории относительности, и 100-дюймовый телескоп. Эйнштейн никогда не видел оборудования столь огромных размеров. Он живо заинтересовался всеми деталями, поднялся на лестницы, которые вели к разным платформам, сфотографировался с Хабблом и другими на карнизе, огибающем основание купола и устроенном для ремонтных работ, а Адамс только хватался за голову от ужаса: не дай бог, если с гостем произойдет несчастный случай.

ЭЙНШТЕЙН НАБЛЮДАЕТ ЗА БЕЛЫМ КАРЛИКОМ

Эйнштейна пригласили понаблюдать не только за самыми эффектными небесными телами, которые обычно показывали публике, но и за звездами Сириус А и Сириус Б. А был красным гигантом, Б — белым карликом. Белые карлики имеют массу, схожую с солнечной, при размерах, сопоставимых с земными. Эйнштейн предположил, что из-за гравитационного отклонения спектральная полоса Сириуса Б должна иметь красное смещение. Проще говоря, свет, испускаемый звездой, должен преодолеть потенциальное гравитационное притяжение. Фотон может потерять энергию при уменьшении частоты согласно квантовому уравнению E = hv, что предполагает красное смещение. Нужно заметить, что теория относительности развивалась не в рамках квантовой физики, поэтому Эйнштейн делал свой прогноз не на основании квантовых построений. Но если белый карлик не входит в бинарную систему, нельзя узнать, зависит ли покраснение от ее удаления. Прогноз Эйнштейна подтвердился с другим белым карликом, но 100-дюймовый телескоп и Сириус Б помогли подтвердить это предположение.

Альберт Эйнштейн в 1931 году.

Разговаривая уже на базе Маунт-Вилсона в Пасадине, кто- то сказал фрау Эйнштейн, что 100-дюймовый телескоп был важен для определения структуры Вселенной. Она ответила: «Возможно, возможно... мой муж делает ото на обороте использованного конверта».

Эдвин и Грейс пригласили Альберта и Эльзу Эйнштейнов на ужин со звездой кинематографа Дорис Кеньон, которая очень поладила с Эльзой. Впоследствии красавица-актриса продолжила общение с физиком и его женой, и Альберт даже подарил ей книгу с небольшим стихотворным посвящением.

В кабинете Эйнштейна во время его работы постоянно присутствовал скульптор, лепивший его бюст. Рассказывают и другую забавную историю: якобы у Эйнштейна был сотрудник, готовый в любой момент решить все вопросы, возникавшие у ученого, и однажды он срочно вызвал к себе этого сотрудника. Тот без промедления прибежал на помощь. Увидев его, Эйнштейн произнес: «А, это вы? Я только хотел спросить, как, черт возьми, использовать эту открывашку?»

С научной точки зрения замечательным было то, что к концу визита Эйнштейн поразил всех еще одним открытием. Он признал, что его концепция Вселенной ошибочна и ее структура на самом деле не статична, как он первоначально предполагал. Эйнштейн подтвердил справедливость заключений Эдвина Хаббла из Маунт-Вилсона, сделанных на основе его наблюдений, и физика Ричарда Толмана из Калтеха, который с помощью теории относительности подтвердил результаты, полученные Леметром.

В последующем, когда Эйнштейн приезжал в Пасадину, его приемом по просьбе Роберта Милликена занималась Грейс. Она возила гостя на конференции или в другие места, куда ему нужно было попасть. Проблемой оставался языковой барьер: Эйнштейн так и не научился свободно говорить по-английски, а Грейс не знала немецкого. Они оба знали французский, но в недостаточной для общения степени. Однажды Эйнштейн даже сделал Грейс комплимент — несомненно, от всей души, но по-английски он звучал довольно неуклюже: Your husband’s work is beautiful and he has beautiful spirit («Работа вашего мужа прекрасна, и у него прекрасный дух»).

После того как Эйнштейн подтвердил модель Вселенной Леметра и Хаббла, жизнь Эдвина и Грейс сильно переменилась. Хаббл стал популярен не только в научном сообществе, но и среди широкой публики, почти так же, как сам Эйнштейн. США считали национальным героем астронома, который смог доказать, что самый умный человек в мире ошибался.

С тех пор, как мы уже говорили, Хабблы начали вести очень активную социальную жизнь. Они стали очень популярны, их везде приглашали и воздавали им почести. Как и Эйнштейна, их ждали в самых аристократических салонах — может быть, с той разницей, что Эйнштейна приглашали как остроумного и экстравагантного человека, достойного восхищения, а Хаббл и его жена были такими же, «как они сами», и ничем внешне не отличались от представителей высших слоев общества.

Хаббл стал новым героем Соединенных Штатов, а Маунт- Вилсон превратился в место паломничества. По воскресеньям туда стекалось до 4000 посетителей, так что для них пришлось построить гостиницу и выделить время для посещений. Профессиональные астрономы по очереди проводили экскурсии, популярно объясняя посетителям тонкости своей науки. Это увеличивало доходы Маунт-Вилсона, но мешало наблюдениям.

ВСТРЕЧИ МАЙКЕЛЬСОНА И ЭЙНШТЕЙНА

У Эйнштейна в Пасадине состоялось несколько интересных встреч. Одна из них — с Альбертом Майкельсоном (1852-1931), нобелевским лауреатом по физике 1907 года. В то время считалось (и так думают по сей день), что эксперимент Майкельсона и Морли стал отправной точкой, экспериментальным вдохновением теории относительности. Майкельсон продемонстрировал Эйнштейну устройство, с помощью которого он доказал, что скорость света постоянна и не зависит от источника излучения. При этом концепция эфира как среды, по которой распространяются электромагнитные волны, больше была не нужна. К сожалению, нигде не зафиксировано, сообщил ли Эйнштейн Майкельсону, что на создание теории относительности его вдохновил отнюдь не эксперимент старшего коллеги. Скорее наоборот, этот эксперимент в лабораторных условиях позволил подтвердить релятивистские постулаты.

Фотография группы физиков Маунт-Вилсона в 1931 году. Слева направо: Уолтер Адамс, Альберт Майкельсон, Уолтер Мейер (ассистент Эйнштейна), Эйнштейн, Макс Фарранд (из Хантингтонской библиотеки) и Роберт Эндрюс Милликен.

НАГРАДЫ

Хаббл получил довольно много наград, особенно после признания его заслуг самим Эйнштейном. Однако главная награда — Нобелевская премия — ему не досталась. Причина была в том, что при жизни Хаббла Шведская академия не считала астрономию частью физики. Потом подход изменился, и астрономы часто становились лауреатами премии. После того как было принято решение награждать астрономов наряду с остальными физиками, по инициативе Субраманьяна Чандрасекара и с согласия всех членов уполномоченной комиссии Хаббл был предложен в качестве следующего лауреата.

Для того чтобы получить премию, Грейс и Эдвин наняли рекламного агента, который должен был заниматься имиджем ученого в прессе и на радио. Тот успешно выполнял свою работу, и в прессе появилось много пафосных заголовков. Например, стала популярной фраза «Напасти, напасти, труд и Хаббл» (Trouble, trouble, toil and Hubble), «Паломничество в вечность» и другие. Но в этот год Хаббл умер, а Шведская академия не награждала премией посмертно.

Когда директор престижного Технологического института Карнеги в Питтсбурге серьезно заболел, Хабблу предложили занять его место. Шел 1934 год, 45-летний Хаббл находился на вершине научной карьеры, но он много путешествовал и вел активную общественную деятельность, поэтому ученый вынужден был отказаться от этого, несомненно, лестного предложения. Ему предлагали кафедры с зарплатой значительно выше 6000 долларов, которые он получал в May нт-Вил соне, но Хаббл не испытывал финансовых затруднений и понимал, что его успехи во многом зависят от двух помощников: одним из них был Мильтон Хьюмансон, другим — 200-дюймовый телескоп в Маунт-Паломаре.

Одной из наград, которую больше всего ценил англоман Хаббл, стало почетное звание доктора наук Оксфорда, присвоенное ему в 1934 году. Для получения этого звания Хаббл с удовольствием прошел все процедуры согласно старинной традиции и произнес речь Red Shifts in the Spectra of Nebulae («Красное смещение в спектрах туманностей»). Ученый был прекрасным оратором и с годами становился все красноречивее. Чтобы получить звание, Хабблы отправились в Европу и, как и прежде, воспользовались случаем совершить целое европейское турне. Они побывали во Франции, Германии, Бельгии. И руководитель Хаббла Адамс раздраженно записывал в своей книжечке, сколько дней отсутствовал высокомерный астроном в Маунт-Вилсоне, развлекаясь, не работая и при этом получая жалованье.

В 1935 году Хаббла пригласили прочесть восемь лекций, организованных Мемориальным фондом Силлимана. Престиж этих лекций был подтвержден великими учеными, которые участвовали в этом проекте до Хаббла: среди них были Джозеф Джон Томсон (1856-1940), новозеландец Эрнест Резерфорд (1871-1937) и датчанин Нильс Бор (1885-1962).

В 1938 году Хаббл получил Золотую медаль Тихоокеанского астрономического общества — этой награды прежде удостаивались англичанин Артур Эддингтон (1882-1944), француз Анри Пуанкаре (1854-1912), американцы Джордж Эллери Хейл (1868-1938) и Уолтер Адамс (1876-1956). Это была высшая награда, присуждаемая в области астрономии.

Вручена она была за вычисление совместно с Хьюмансоном «кажущихся скоростей», равных 1/10 скорости света. Слава англичанина из Миссури росла.

200-ДЮЙМОВЫЙ ТЕЛЕСКОП

Успех Хаббла во многом был связан с использованием 100-дюймового (2,54 м) телескопа, с помощью которого ему удалось изучить самые отдаленные галактики. Но ученые, в частности первый директор Маунт-Вилсона Джордж Эллери Хейл, мечтали о еще более мощной технике — 200-дюймовом телескопе (5,08 м). Хейл даже подумывал о 300-дюймовом телескопе, но это было вообще за гранью возможного.

Однако директор обсерватории был реалистом. Он осознавал, какие технологические и экономические сложности связаны с изготовлением мощного телескопа, и предложил поработать над этой идеей гениального Фрэнсиса Пиза (1881-1938), инженера Маунт-Вилсона. Возможно, Пиз и подумал, что директор сошел с ума, но не подал виду и взялся за чертежи. Расчеты ошеломляли: один купол должен был занимать объем в восемь раз больший, чем для 100-дюймового телескопа. По оценкам Пиза подобная конструкция должна была стоить шесть миллионов долларов (огромная сумма, причем не окончательная), также для изготовления телескопа требовались новые комплектующие, которые еще нужно было изготовить.

Хейлу нужно было найти такую сумму — в этом могла сыграть роль его непревзойденная способность убеждать. Однако нужны были не только деньги, но и производитель: нужно было решить, кто возьмется за проект, где будет располагаться обсерватория с новым телескопом, кто станет ее директором, кто будет руководить строительством. После серии переговоров с миллионерами — меценатами и филантропами — за финансирование проекта взялся Фонд Рокфеллера, а ответственным научным обществом стали Институт Карнеги в Вашингтоне и обсерватория Маунт-Вилсон.

Выбор места для самого большого телескопа имел огромное значение. После долгих поисков, длившихся пять лет, выбор пал на Маунт-Паломар. Ее вершина находится на высоте 1859 м, это место вблизи от Пасадины, но все же вдалеке от больших городов и связанного с ними светового загрязнения. Обсерватория должна была быть независимой от Маунт- Вилсона и получила название Паломарской.

Располагая пятью чувствами, человек исследует Вселенную вокруг себя, влекомый зовом научных приключений.

Слова Хаббла из The Nature of Science and Other Lectures (1954)

Теперь предстояло выбрать директора новой обсерватории. Все взоры обратились на Хаббла, имевшего наибольший авторитет в Маунт-Вилсоне. Уж он-то, без всяких сомнений, знал, как поступить со всеми данными, которые соберет гигантский аппарат. Но до Института Карнеги дошли слухи о снобизме ученого и его конфликтах с ван Мааненом, Лундмарком, Шепли и многими другими коллегами. К удивлению Хьюмансона и Майала, на пост директора пригласили Макса Мейсона — физика из Института Карнеги.

Технические инновации, технологические вызовы, новые материалы, гигантские монтажные работы, включая перевозку огромного и хрупкого зеркала, — все эти масштабные задачи были решены благодаря воодушевлению Хейла и гению Пиза. Парадоксально, но проект удалось осуществить несмотря на экономическую депрессию в США, которая оставила без работы квалифицированных сотрудников, вынужденных трудиться за меньшие деньги, чем те, к которым они привыкли и которых заслуживали.

Имена Хейла и Пиза не были вписаны большими буквами в историю астрономии, но без таких людей развитие науки невозможно. Да, они не занимались астрономией сами, но позволили заняться ею другим. Паломарская обсерватория стала важнейшим источником данных для всех астрономов вплоть до конца XX века. Коллекция фотопластинок отсюда до недавнего времени хранилась во всех основных библиотеках мира. Наблюдения прекратились в годы Второй мировой войны, и этот перерыв продлился до 1947 года. Хаббл, конечно, также воспользовался 200-дюймовым телескопом, хотя в этот период его научная деятельность уже шла на спад из-за болезней. Можно сказать, что самые крупные достижения ученого были сделаны с помощью 100-дюймового телескопа.

Эдвин Хаббл внутри 200-дюймового телескопа Маунт- Паломар, 2 февраля 1950 года.

Болгарский астроном Фриц Цвикки, пришедший в Калтех в 1925 году.

Космический телескоп «Хаббл», названный в честь Эдвина Пауэлла Хаббла и выведенный на орбиту 24 апреля 1990 года.

Казалось бы, Хейл задумал 200-дюймовый колосс, Пиз его сделал, а Хаббл должен был использовать, но все сложилось иначе: первые двое умерли в 1938 году, до того как великое око взглянуло на небосвод, а последний почти не использовал это техническое чудо.

Большим преимуществом 200-дюймового телескопа было то, что он собирал больше фотонов, а с большим количеством фотонов можно было находить галактики (или другие объекты), которые невозможно обнаружить меньшим телескопом. Кроме того, большое количество фотонов позволяло разделить свет по частотам и получить спектр в большем разрешении. Но существовало и серьезное препятствие: поле зрения телескопа было ограничено. Изучать звездное небо так же сложно, как искать иголку в стоге сена, при этом телескопы играют роль гигантской лупы. Уже обнаруженные туманности 200-дюймовый телескоп позволял изучать лучше, чем раньше, но в поиске новых туманностей помогал не так уж сильно.

Для этого нужен был еще один телескоп с большим полем зрения, пусть и не с таким гигантским зеркалом. Более того, маленький телескоп облегчал поиск туманностей, а уже после обнаружения они могли быть в деталях изучены через 200-дюймовый телескоп. Однако для телескопов с большим полем зрения было характерно искажение изображения, называемое хроматической аберрацией. Решение пришло от скромного эстонского оптика Бернхарда Шмидта, который сконструировал прототип и отправил его в обсерваторию Гамбурга. В модели использовалась корректирующая линза, которая позволяла избежать сферической аберрации. В честь своего создателя такой тип телескопов называется «Шмидт».

Естественно, у великих идей всегда найдутся противники. В нашем случае таким противником стал Шепли, интриговавший против осуществления проекта Паломарской обсерватории. Он скрывал личные мотивы за аргументами общего характера, но тех, кто знал об отношениях Шепли и Хаббла, эта конфронтация не удивляла.

Официальное открытие 200-дюймового телескопа состоялось в 1948 году, были приглашены 800 гостей — несколько нобелевских лауреатов, политики, деятели культуры и просвещения. На мероприятии был открыт бюст Джорджу Хейлу, и новое небесное око было названо телескопом Хейла. Однако запустить телескоп не удалось из-за технических проблем — к немалой радости Шепли. Начался период испытаний, во время которого на телескопе Хейла работал Хаббл и была сфотографирована туманность NGC 2261, но регулярные наблюдения начались только в апреле 1949 года.

ПЕРЕСМОТР ЗАКОНА ХАББЛА

Во время Второй мировой войны работа Маунт-Вилсона была прервана: существовала угроза японских налетов со стороны Восточного побережья, и хотя обсерватория не должна была стать объектом бомбардировок, полностью исключить такой риск было невозможно.

А когда угроза атаки японцев начала рассеиваться, многие астрономы и технические сотрудники обсерватории были призваны в армию. В Маунт-Вилсоне остался всего один астроном — Вальтер Бааде, немец по рождению. Его приняли на работу задолго до войны, но он так и не попросил американского гражданства. Все знали, что Бааде не поддерживает нацистские взгляды, но в армию его не взяли из-за недоверия к происхождению. При этом Бааде был совершенно безобиден, и его интересы ограничивались наукой.

В результате единственным астрономом Маунт-Вилсона в годы войны с Германией был немец, который получил 100-дюймовый телескоп в свое полное распоряжение. Бааде вел довольно интересные исследования. Он понял, что звезды в балдже отличаются от звезд в диске. Первые, как и звезды шаровых скоплений, более старые — это выражалось в виде недостатка металлов в спектре. Нужно заметить, что в астрофизике металлом называется любой элемент, за исключением двух самых распространенных во Вселенной и самых легких — водорода и гелия. Звезды в диске были младше, потому что в их спектре было больше металлов.

Эта интерпретация требует пояснений. Звезды производят металлы, которые после смерти частично отдают обратно в межзвездное пространство. Из межзвездного пространства рождаются новые звезды, которые в конце концов тоже возвращают в окружающую среду произведенные металлы. После нескольких поколений звезд среда обогащается металлами, и этот эффект накопления становится причиной того, что молодые звезды содержат много металлов.

Бааде назвал молодые звезды в диске звездами населения I, а старые звезды в балдже и звезды шаровых скоплений — звездами населения II. Возник главный вопрос: если звезды в диске и в балдже разные, возможно ли, что и цефеиды в диске и в балдже также отличаются? И действительно, астроном нашел интересное отличие: периоды цефеид населения II были более длинными, а светимость — большей. Это говорило о том, что Хаббл, который в равной степени пользовался обоими видами цефеид, ошибался при расчете расстояний.

Бааде заново рассчитал расстояния и обнаружил, что Вселенная оказалась вдвое больше, чем представлял Хаббл. Это разрешало одно важное сомнение. Согласно первым расчетам постоянной Хаббла, возраст Вселенной был равен двум миллиардам лет. Однако с помощью радиоактивного распада геологи вычислили, что возраст Земли составляет четыре миллиарда лет, то есть Земля старше Вселенной, что абсурдно. Однако после расчетов Бааде оказалось, что возраст Вселенной должен быть больше, чем считал Хаббл, — примерно четыре миллиарда лет.

Мы находим самые маленькие и слабые [спиральные галактики], их число постоянно растет, мы знаем, что все дальше и дальше углубляемся в космос, так как самые слабые туманности могут быть обнаружены только большими телескопами, и так мы идем к границам известной Вселенной.

Эдвин Пауэлл Хаббл

Конечно, проблема была немного сложнее, потому что из величины постоянной Хаббла нельзя напрямую получить возраст Вселенной, но вмешательство теоретиков было решающим, а они считали, что возраст Вселенной и время Хаббла должны быть величинами одного порядка.

Наверное, Хаббл, находившийся на острове Спесути, встретил эти новости без восторга. Он не очень-то любил, когда ему указывали на ошибки. Но на самом деле эту новость можно было интерпретировать как подтверждение основных выводов Хаббла о том, что Вселенная велика и закон расширения в ней выполняется.

Любой другой астроном обрадовался бы новым данным, которые подтверждали и уточняли его достижение, но не таков был Хаббл. Вернувшись в Маунт-Вилсон, он окончательно разругался с Бааде. Хаббл чувствовал, что его открытия оспариваются, что его задвигают в тень, и эта тревога передалась Хьюмансону.

КАК ХАББЛ НЕ СТАЛ ДИРЕКТОРОМ ОБСЕРВАТОРИИ

В 1944 году Уолтер Адамс подал в отставку. Обсерватории нужен был новый директор, и очевидным выбором было назначение на эту должность самого известного астронома Маунт- Вилсона — Эдвина Хаббла. Однако вскоре возникли сомнения относительно его возможностей совмещать административную работу с исследовательской.

Сам Адамс был одним из наиболее убежденных противников этой кандидатуры. Хаббл постоянно отсутствовал на работе: он часто находился в Англии, а если не в Англии, то рыбачил на Рио-Гранде в Колорадо, а если не на Рио-Гранде, то, значит, веселился где-нибудь на званом вечере. Научная деятельность, такая плодотворная и интенсивная в прошлом, отошла для Хаббла на второй план. Он мало знал астрофизику, которая в то время переживала расцвет, поскольку помогала интерпретировать результаты астрономических наблюдений. Хаббл был «в высшей степени индивидуалистом», «англомания стала для него религией». Со стороны Адамса звучали и другие комментарии, лишенные дружелюбия. Отношения бывшего директора с Хабблом и так не были хорошими, а теперь совсем испортились. Хаббл уезжал куда ему было нужно, а в своих статьях он не указывал, что является астрономом Маунт-Вилсона.

Разрешить конфликт и определить, кто станет новым директором, должен был Институт Карнеги. Президент института разделял точку зрения Адамса. Хаббл был хорошим ученым, но в институте мало знали о его отличной работе в военной баллистической лаборатории и считали, что Хаббл не имеет управленческих навыков, что его самонадеянность и эгоцентризм не позволят ему руководить большим коллективом. «Я никогда не обращаю внимания на мелкие особенности межличностных отношений», — сказал президент.

С другой стороны, кандидатуру Хаббла поддерживал Ричард Толман. Астрономы всего мира не могли понять, как можно отказать в такой должности человеку, имеющему столько заслуг. Кроме того, — говорил Толман, — Хаббл придет в ярость, если его не назначат, и из-за обиды он начнет вставлять палки в колеса новому директору. Разумеется, Институт Карнеги не смог интерпретировать этот довод в пользу Хаббла, напротив — посчитал его прекрасным аргументом для того, чтобы не назначать ученого директором.

Также думали о кандидатуре Шепли, но его личные качества вызывали еще большее неприятие. В результате выбор пал на Айру Боуэна из Калтеха, и он казался правильным всем, включая Милликена, Толмана и Адамса. Боуэн не был астрономом, но зато преуспел как физик, он был протеже Милликена, и образование позволяло ему адаптироваться к астрономическим наблюдениям. Кроме того, Боуэн был приветлив, дипломатичен и ловко разрешал межличностные конфликты. Когда решение было принято, оставалась одна проблема: как сказать об этом Хабблу?

Решение предложил сам Боуэн: нужно назначить Хаббла президентом Комитета по научной программе — чисто консультационного органа. Этот пост, конечно, не директорский, но он позволил бы ученому развивать научные проекты, а зарплата директора и президента комитета была примерно одинаковой.

Однако Хаббл был уверен, что только он достоин занять пост директора. Решение Боуэна ему не понравилось, и ученый заявил, что выбор физика вместо астронома очень раздражает. Хаббл предложил Боуэну поступить наоборот: пусть директор станет научным лидером, а его деятельность будет поддерживать исполнительный руководитель, занимающийся вопросами управления. Но решение было уже принято, и Боуэна назначили директором обсерватории.

В конечном итоге эта дипломатия дала хорошие плоды и принесла мир в Маунт-Вилсон. Хаббл смирился: его престиж был сохранен, а научный комитет, президентом которого он стал, так ни разу и не был созван.

БОЛЕЗНЬ И СМЕРТЬ

В 1949 году Эдвин и Грейс отправились в их любимое место — в гостевой домик на Рио-Гранде, в Колорадо. Эдвин занимался ловлей форели — довольно подвижным видом отдыха для 60-летнего человека. Они жили в тихой, почти безлюдной местности на высоте 2000 метров над уровнем моря. Хабблы отлично проводили время в компании друзей — семьи Кротти.

Там, на Рио-Гранде, у Хаббла и произошел сердечный приступ, который чуть не свел ученого в могилу. Из-за удаленности от цивилизации и трудной доступности это было худшее место в мире для таких неприятностей. Домашний врач Хабблов, доктор Пол Старр, поставил диагноз по телефону и сообщил, где находится ближайшее лечебное учреждение. Это оказалась больница святой Марии в Гранд-Джанкшен, за 150 км. В больнице сестры милосердия и врачи всеми силами старались помочь Хабблам, но это скорее была моральная помощь. Присматривать за известным больным приставили одну из монахинь — она не имела медицинского образования, хотя и стремилась компенсировать его отсутствие заботой и вниманием.

В больнице у Хаббла произошел второй приступ, более сильный. В Гранд-Джанкшен приехал Пол Старр и вместе с врачами и добросердечными монахинями буквально вернул Хаббла с того света. Ученый чудом выжил, и Старр порекомендовал ему забыть о своей работе. Телескопы May нт-Пал омара тоже находились на высоте 2000 метров, и больное сердце ученого могло не выдержать. Дома Хаббл медленно пошел на поправку благодаря своему крепкому здоровью и заботе Грейс и доктора, так что в следующем году он был готов ехать в Европу. Заботясь о муже, Грейс резко ограничила его контакты с коллегами, и если кто-то из них интересовался здоровьем Хаббла, он мог общаться только с ней.

Однако неукротимый Хаббл иногда получал новости об открытиях своих коллег и реагировал на них со злостью и досадой, вновь и вновь раздражаясь и тревожа больное сердце. Смерть кружила вокруг ученого, но не забирала его. Научная деятельность Хаббла постепенно затухала, как его трубка, которую он держал во рту, но больше не раскуривал. В 1950 году он присутствовал в Вашингтоне как председатель комитета медали Барнарда на вручении награды знаменитому физику, итальянцу Энрико Ферми (1901-1954), за открытия в области квантовой механики. Вклад Ферми в астрофизику менее известен, но также важен.

В октябре Старр, наконец, разрешил Хабблу провести серию наблюдений в Маунт-Паломаре. Грейс сопровождала мужа, но она не могла ночевать в монастыре, потому что женщин туда не допускали. Наблюдения проводили Аллан Сандаж, обученный Хьюмансоном, и еще один молодой астроном — очень известный сегодня Хэлтон Арп. Сандаж всегда восхищался Хабблом как своим учителем, но их близкому знакомству помешал сердечный приступ ученого. Позже Сандаж говорил, что в течение четырех десятилетий был учеником величайшего астронома.

ХАББЛ В ЛАСКО

Часто великие ученые выступают и мыслителями, что проявляется в их любопытстве к темам, не касающимся их специальности. Широкий спектр интересов Хаббла свидетельствует о том, что он был именно таким ученым. В 1949-м, на следующий год после сердечного приступа, Эдвин с Грейс поехали в Европу — в этот раз им удалось посетить пещеру Ласко. Эта пещера находится в Монтиньяке, недалеко от Брив-ла-Гайард, то есть в самом сердце Франции, поэтому любопытство Хаббла достойно восхищения. Слава шла впереди ученого, и благодаря этому у него было два прекрасных гида — те самые молодые люди, которые открыли пещеру 10 десять лет назад (к описываемому времени они превратились в зрелых 27-летних мужчин). Эдвина и Грейс повели по всем галереям, закрытым для посещений. Аббат Брейль, высший авторитет по искусству палеолита во Франции, назвал пещеру французской Альтамирой и относил рисунки к ориньякскому периоду, то есть их древность составляла от 30 000 до 38 000 лет. Сегодня известно, что рисунки относятся к мадленской культуре, то есть были сделаны 17 000-18 600 лет назад. В зале быков Хабблы восхитились совершенством фигур: единорог, лошади, большой бык, олени, корова, медведь были нарисованы с невероятным мастерством. На глубине 800 м стены пещеры покрывали бесчисленные рисунки. Грейс записала в своем дневнике: «Общее впечатление было во много раз сильнее, чем можно было ожидать».

Изображение из пещеры Ласко. Хаббл с женой посетили ее в 1949 году.

Его мнение в рассматриваемых им проблемах всегда было безупречным. Каждая его статья становилась классической.

Аллан Сандаж о Хаббле

Эдвин и Грейс совершили еще одно путешествие в Европу, посетив Лондон, Эдинбург, Париж, Ласко, Кембридж... В Лондоне они познакомились с королевой Елизаветой I, которой тогда было 26 лет. Также супруги навестили Хойла, Джинса и всех своих добрых британских друзей. После возвращения Эдвин был полон энергии и готовности посвятить себя исследованиям с помощью телескопа в May нт-Пал омаре, который был словно специально задуман для него. Хаббл уже представлял, как он появится в свете, как будет показывать свою медаль за гражданские заслуги, как будет восхищать всех своей британской невозмутимостью... Он заказал херес у своего английского поставщика в Лос-Анджелесе, чтобы выпить за выздоровление...

На следующий день, 28 сентября 1953 года, Эдвин Пауэлл Хаббл умер от тромбоза сосудов головного мозга. Ему исполнилось 64 года. Смерть была быстрой и безболезненной — именно такой, как он мечтал. Траурной церемонии не было — ни торжественной, ни чисто семейной. Грейс исполнила последнее желание мужа, и сегодня никому не известно, где покоятся его останки.

Тот, кто так ценил успех при жизни, после смерти пренебрег им.

Приложение

ВЫВОД ЗАКОНА ХАББЛА

В классической механике жидкостей есть две базовые формулы, хорошо известные студентам: уравнение постоянства и уравнение Бернулли.

Уравнение постоянства, которое представляет собой не что иное, как выражение сохранения массы, выглядит так:

Но перепадов плотности, согласно космологическому принципу, быть не может. Плотность зависит только от времени, поэтому третье слагаемое можно убрать:

Первое слагаемое зависит только от времени, значит второе тоже может зависеть только от времени при помощи неизвестной функции, которую можно назвать 3H(t). Но

Затем мы можем написать:

Так как H(t) — только функция времени, в формулу можно также включить дивергенцию. Решение представляет собой уравнение типа

где векторная функция φ — некая неизвестная функция. Это выражение действительно является решением дифференциального уравнения, так как дивергенция ротора любого вектора равна нулю. Она не может зависеть от позиционного вектора — только от его модуля, иначе был бы нарушен принцип изотропии. Но ротор такой функции равен нулю, поэтому мы получаем

Это эквивалент формулы Хаббла с уточнением: скорость должна быть чистым расширением. Функция H(t) остается неизвестной, для ее определения нужно использовать другие уравнения, а лучше — релятивистские уравнения сохранения импульса и энергии, которые выходят за рамки нашего приложения. H(t) может принимать положительные, отрицательные, нулевые значения, знак может меняться с течением времени. Наблюдения показывают, что сегодня H0 положительна. Наблюдается расширение.

Рассмотрим альтернативное рассуждение, которое кажется более простым и основано на уравнении Бернулли. Этот ученый объяснил нам много любопытного в поведении жидкостей. Его знаменитая формула в своей самой известной форме выглядит так:

p+1/2pv2 = постоянная,

где р — давление. Эта формула выполняется, когда в разных точках жидкости гравитация одинакова. Если имеются изменения гравитации, надо добавить в формулу потенциальную гравитационную энергию. Нам не обязательно учитывать давление, так как космологический принцип говорит, что давление во всех точках одинаково; его значение может перейти

ко второму члену и добавиться к постоянной. Потенциальная энергия на единицу объема записывается как ~(GMl)/r, где масса М = р4лг*/3, затем

-4/3πGp²r² + 1/2pv²

Заметьте, что М(r) — масса, содержащаяся в сфере с радиусом r.

Чтобы найти величину постоянной, рассмотрим «здесь» с r = 0. Мы не видим скорости расширения. Очевидно, что r = 0, постоянная второго члена равна нулю. Таким образом, получаем

v = (8/3πGp)½r = H0r

Мы не только получили закон Хаббла, но и рассчитали величину H0:

H0 = √(8/3πGp).

Об этом ли значении говорят релятивистские модели? Не совсем — это величина, соответствующая критической, или плоской, Вселенной с нулевой кривизной. Так как мы исходили из классических уравнений, сложно претендовать на большую точность. Формулировки, представленные в этом приложении, конечно же, очень поверхностны, но они иллюстрируют то, что закон Хаббла — прямое следствие космологического принципа и его мог бы открыть даже студент-физик. Естественно, апостериори все открытия выглядят очевиднее.

Мы не отрицаем заслуг Хаббла, ведь наши рассуждения ретроспективны. Когда процессы известны, их легче оценивать, так что это приложение можно назвать предсказанием постфактум. В любом случае, доказательство закона требовало наблюдений. В те времена непросто было утверждать, что Вселенная расширяется. Как мы знаем, даже Эйнштейн не решался этого делать.

Список рекомендуемой литературы

Battaner, Е., Un fisico еп la calle, Granada, Editorial Universidad de Granada, 2010.

—: Ftsica de las noches estrelladas, Barcelona, Tusquets, 2010.

—: iQuees el universe?iQue es el hombre?, Madrid, Alianza, 2011.

Christianson, G. E., Edwin Hubble. Mariner of the Nebulae, Chicago, University of Chicago Press, 1995.

Hubble, E., The Realm of the Nebulae, Yale, Yale University Press, 1936.

Kragh, H„ Historia de la cosmologia, Barcelona, Critica, 2008.

Rees, M., Antes delprincipio. El cosmos у otros universes, Barcelona, Tusquets Editores, 1999.

Sharov, A. S. у Novikov, I. D., Edwin Hubble. The Discoverer of the Big-Bang Universe, Cambridge, Cambridge University Press, 2005.

Указатель

Адамс, Уолтер 12, 68-70, 72, 74, 75, 77, 85, 108, 127, 141, 142, 144, 146, 153, 154

Андромеда (М31) 11, 13, 50, 64, 66, 67, 80, 81, 82, 85, 87, 89, 108, 116

апекс 108

Арп, Хэлтон 158

Бааде, Вальтер 76, 87, 152-154

балдж 95-98, 152

Барнард, Эдвард 69, 70, 158

Бейли, Солон 78

Бернулли теорема 159, 160

Бец, Марта 43, 80

Большое сжатие 126, 131-133

Большой взрыв 9, 10, 105, 109, 113, 114, 125-127, 129, 131-134

большой разрыв 130

Бонди, Герман 126

Боуэн, Айра 154

Брехт, Бертольд 57

Бруно, Джордано 117

Вселенная

гомогенная 10, 117, 118, 122, 138, 139

де Ситтера 124, 129, 130, 135, 136

закрытая 126, 131-133

критическая 128, 131-136, 139, 161

моногалактическая 42

открытая 128, 131, 132

плоская 128 (см. также критическая Вселенная)

расширение 8, 10, 66, 67, 75, 106, 108, 116, 124-126, 128-131, 135, 153, 160, 161

с доминирующим излучением 133, 134

фрактальная 118

Эйнштейна — де Ситтера 131, 135, 136 (см. также критическая Вселенная)

возраст Вселенной 153

галактики

бар 88, 91

иррегулярные 88, 94, 95, 97

линзовидные 8, 88, 97

поздние 92, 94, 96, 97, 106

ранние 92, 94, 96, 106

спиральные 8, 66-69, 81, 82, 87-89, 91-93, 95-97, 102, 108, 152, 153

эллиптические 8, 88, 89, 92, 93, 96, 97, 152

Гейбл, Кларк 57

Герцшпрунг, Эйнар 67, 68, 79, 80

Гершель, Уильям 8, 50, 59, 62, 71, 82

Говард, Лесли 57

Годдар, Полетт 57

Голд, Томми 126

гомогенность 7, 119, 121, 138

Гумбольдт, Александр фон 62

Джеймс, Джесси 18, 19

Джинс, Джеймс Хопвуд 50, 52, 56, 57, 92, 106, 158

диск 62, 95-97, 152

Дисней, Уолт 57

Доплер, Кристиан Андреас 63

эффект 63, 66, 86, 99, 104-106, 112, 113, 142

дыра черная 98

звезда новая 31, 80, 81, 85

звезда сверхновая 80, 81

звезды

населения I 152

населения II 152

изотропия 115, 117, 119, 122, 137, 138, 160

Капра, Фрэнк 57

Каптейн, Якобус 71, 74, 82

Кёртис, Гербер 62, 81, 82, 90

космологическая константа 124, 128, 129, 131, 134

космологический принцип 116, 117, 119, 122, 123, 159-161

красное смещение (redshift) 63-66, 99, 101, 102, 104-106, 112-114, 117, 140, 142

Крисченсон, Гейл 77

Купер, Гэри 57

Леметр, Жорж 10, 99, 109-111, 124-127, 143

Ливитт, Генриетта 78, 79

Лоуэлл, Персиваль 18, 67, 108

Лундмарк, Кнут Эмиль 75, 76, 84, 90, 92, 94, 108, 111, 148

Маанен, Адриан ван 71, 73, 74, 81, 82, 87, 90, 148

Магеллановы Облака 76, 78, 80, 81, 84

Майал, Ник 137-139, 148

Майкельсон, Альберт 28, 144

Манхэттенский проект 48

Маркс, Харпо 57

масштабный фактор 130-137

материя темная 8, 96

Мейсон, Макс 148

Минковский, Рудольф 76

Мультон, Форест Рей 24, 27-31, 69

Нобелевская премия 12, 13, 22, 28, 47, 57, 144, 145, 151

относительность, теория 9, 105, 107, 108, 112, 116, 121-124, 141-144

отношение

период — светимость 80, 83

Талли — Фишера 86

парадокс Ольберса 125

Пейн, Сесилия 77, 85

Пигафетта, Антонио 79

Пиз, Фрэнсис 147, 148, 150

Портер, Коул 57

Пуанкаре, Анри 146

Райт, Уильям 51, 88

Рассел, Бертран 57

Рассел, Генри 67, 76, 80, 84, 92

реионизация 114, 137

рекомбинация 114, 137

Рен, Кристофер 62

Робертсон, Говард 76

рукава спиральные 90, 97

Сандаж, Аллан 38, 158

свет утомленный 104

сиинг (seeing) 31

Ситтер, Виллем де 10, 99, 106— 111, 113, 124, 127, 128-131, 135, 136

скопление галактическое 101-103, 118, 128, 129

шаровое 42, 80, 82, 84, 85, 152

Слайфер, Весто 10, 62, 66-70, 81, 86, 92, 101-103, 107, 108, 110, 111, 116

слияние галактик 95

специфическая скорость 114-116

сращение 124, 126

стационарное состояние, теория 10, 122, 124, 126

Стравинский, Игорь 57

структура крупномасштабная 117

Тёрнер, Гербер Холл 29, 36, 50, 76, 96

Толман, Ричард 76, 103, 143, 154

Томсон, Джозеф Джон 146

туманности планетарные 88

уравнение непрерывности 159

Уэллс, Герберт 57

Ферми, Энрико 158

фон космический микроволновый 114-116, 133, 135

Франклин, Бенджамин 58

Фраунгофер, Йозеф фон 66

Фридман, Александер 10, 109, 124-126, 132, 133

Фрост, Эдвин 30, 69, 70

Хаббла

время 12, 105, 131, 153

закон 7, 12, 13, 86, 99, 102, 103, 106-118, 125, 151-154, 159-161

классификация галактик (камертон) 7, 8, 59, 75, 87-97, 106

константа 12, 103, 105, 109, 110, 113, 116, 153

космический телескоп (HST) 12, 149

поток 12

функция 113, 130, 136

Хаббл, Грейс 13, 24, 25, 35, 48-58, 76, 142, 143, 156-158

Хейл, Джордж Эллери 44, 46, 70-72, 74, 84, 87, 147, 148, 150, 151

Хойл, Фред 10, 50, 45, 105, 126, 158

Хьюмансон, Мильтон 11, 41,

76, 84, 85, 99, 101-104, 107, 109-112, 139, 146-148, 153, 156

Цвикки, Фриц 76, 104, 128, 149

цефеиды 77, 78, 80, 82-85, 89, 101, 102, 111, 138, 152

циклоида 131, 133

Чандрасекар, Субраманьян 12, 57, 145

Чаплин, Чарльз 57

Шепли, Харлоу 41-43, 46, 50, 62, 64, 71, 74-77, 80-82, 84, 85, 87, 91-92, 111, 148, 151, 155

Шмидт, Бернхард 150

Эддингтон, Артур 30, 31, 44, 45, 50, 52, 56, 71, 72, 110, 146

Эйнштейн, Альберт 9-11, 13, 28, 49, 55, 108, 121-129, 131, 132, 135, 136, 139-145, 161

экстинкция межзвездная 74

энергия темная 124, 128, 130, 134, 135

Эдвин Хаббл получил высшее юридическое образование, но благодаря увлечению космологией стал одним из величайших астрономов XX века. Его работы расширили наши представления о космосе за пределами Млечного Пути: Хаббл обнаружил и классифицировал дальние галактики, а в 1929 году доказал, что Вселенная расширяется. Космический телескоп «Хаббл» продолжает составление карты Вселенной, так же как это делал в течение 30 лет сам американский астроном.

Оглавление

Eduardo Battaner Lopez Наука. Величайшие теории: выпуск 28: Космос становится больше. Хаббл. Расширение Вселенной

Введение

ГЛАВА 1 Хаббл — человек и телескоп

ГЛАВА 2 Классификация галактик и островные вселенные

ГЛАВА 3 Закон Хаббла

ГЛАВА 4 Гомогенность Вселенной

Приложение

Список рекомендуемой литературы Fueled by Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg