Глобальное переустройство нашего мировоззрения в 1931 г. шло полным ходом. Хаббл предугадал будущее — появлялись все более и более значительные открытия, перевернувшие наше мнение о стабильном и неподвижном космосе. Теперь мы впервые взглянули на нашу беспокойную Вселенную.
Чтобы понять, что происходило при встрече теории с наблюдениями, нам нужно вернуться к математическому решению Леметра уравнений Эйнштейна. Теоретический прогноз Леметра, согласно которому скорости удаления туманностей пропорциональны их расстоянию, предполагает Вселенную, в которой масса ровно распределена, поскольку в этом случае происходит единообразное расширение одновременно во всех направлениях. Решение Леметра недействительно, если во Вселенной есть участки, в которых масса распределяется сгустками: его модель требует, чтобы Вселенная была однообразной и более или менее однородной. Данные, собранные Хабблом и Слайфером, простирались не далее 6 млн световых лет и показывали, что пространство заполнено галактиками и едва ли однородно. Наше нынешнее понимание распределения материи во Вселенной показывает, что гипотеза однородности действительна только в куда более значительных масштабах, чем те, которыми изначально мыслил Хаббл. В тех гигантских масштабах, которые нам доступны сегодня, сгустки в виде отдельных галактик начинают теряться — точно так же, как наша кожа, состоящая из клеток, кажется гладкой.
Согласно Леметру, в меньших масштабах, в которых производили свои измерения Хаббл и Слайфер, Вселенная не обязана быть единообразной и едва ли возможна линейная зависимость между скоростью удаления и расстоянием. Хаббл, не знакомый в 1929 г., когда он писал свою работу, с прогнозами модели Леметра, просто выдвинул смелое предположение, оказавшееся истинным. Фактически только после выхода на расстояние в 100 млн световых лет Хаббл и Хьюмасон обнаружили куда более убедительные доказательства линейной зависимости. Данные в их совместной работе от 1931 г. обосновывают выявленную зависимость, так как они охватили большие масштабы и рассмотрели условия, при которых становится верным решение Леметра. Хаббл не интерпретировал линейную зависимость как признак и следствие однородной расширяющейся Вселенной. Он понимал только то, что его выводы имеют большое значение для космологии. Реализацию далеко идущих последствий своих результатов он возложил на плечи теоретиков, преимущественно Леметра с опорой на Эддингтона. В своей работе 1931 г. Хьюмасон и Хаббл, пусть и мимоходом, упоминают теоретическую модель де Ситтера. Так совпало, что Слайфер зафиксировал почти все случаи красного смещения из упомянутых в работе Хаббла 1929 г., хотя Хаббл и не признавал его. Соперничество отражалось в таких, на первых взгляд незначительных, попытках игнорирования и отказе проявить искреннее уважение. Эта неприятная практика, ведомая конкуренцией, гонкой за возможностью опубликоваться первым и неосознанным — или порой намеренным — отказом признавать труды других под влиянием личных амбиций, к сожалению, сохранилась и сегодня. Подобные упущения — результат соревнования за право первым опубликовать новые открытия и получить признание.
Хаббл был закоренелым ученым-экспериментатором и полностью опирался на данные. Однако он весьма отчетливо осознавал необходимость теоретического каркаса и в своей работе «Царство туманностей» (The Realm of Nebulae) размышлял: «Наблюдения и теория неразрывно связаны, и бесполезно пытаться их полностью разделить. Наблюдения всегда связаны с теорией»{22}.
По мере того как ажиотаж вокруг наблюдений только рос с появлением новостей о все большем и большем количестве разбегающихся туманностей, Леметр решил, наконец, продвинуть свои научные труды. Он отправил Эддингтону вторую копию работы, написанной в 1927 г. после публикации Хабблом в 1929 г. его данных. Эддингтон, получив цельную картину, настоятельно порекомендовал Леметру опубликовать его статью на английском языке в солидном и популярном среди широкой публики журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а также лично занимался продвижением его модели. Заступничество Эддингтона в конце концов привлекло внимание Эйнштейна. Ранее, в 1927 г., Эйнштейн жестоко раскритиковал работу Леметра. «Ваши расчеты верны, — сказал он. — Но ваши представления о физике внушают отвращение»{23}.
В этот момент Эйнштейн вспомнил работу Фридмана, которую ошибочно раскритиковал, и обратился к модели расширяющейся Вселенной. После проведенного в 1931 г. Хабблом семинара в библиотеке Маунт-Вилсон Эйнштейн сделал публичное заявление: он, по сути, признал, что ошибался относительно статичной Вселенной и не было никакой нужды в дополнительной константе, которую он добавил в свои уравнения. Журналист Джордж Грей, вскоре рассказавший о мероприятии в журнале Atlantic, описал открытие как «революционно новую картину космоса — Вселенную в процессе расширения, огромный надувающийся пузырь, который распухает, растягивается и превращается в тонкую паутину»{24}.
Появилась новая трактовка истории Вселенной, с хронологическим началом, после которого продолжалось ее расширение. 7 сентября 1932 г. отчет помощника директора Музея Филадельфии Института Франклина Джеймса Стокли для The New York Times начинается со следующей цитаты Эддингтона: «Сегодня расширяющаяся Вселенная занимает свое прочное место в науке»{25}. Леметр представил элегантную теоретическую основу, позволявшую интерпретировать расширение, обнаруженное Хабблом в процессе наблюдений. Хабблу было нелегко принять данную интерпретацию своей линейной зависимости как свидетельство расширяющейся Вселенной. Он явно демонстрирует это в аннотации к своей работе от 1936 г. «Влияние красного смещения на распределение туманностей»: «Высокая плотность предполагает, что расширяющиеся модели представляют собой вынужденную интерпретацию данных»{26}.
И все-таки благополучное разрешение сомнений Эйнштейна и Хаббла относительно судьбы Вселенной свидетельствует не только о важной роли теорий и доказательств, но и о том, что личные убеждения порой тяжело преодолеть даже ученым, имеющим перед глазами соответствующие подтверждения. Интерпретация данных вызывала у Хаббла беспокойство. Он не был уверен, связано ли на самом деле красное смещение спектров отдаленных туманностей с их скоростью, так как именно это являлось исходной точкой интерпретации Вселенной как однородной и расширяющейся. По его мнению, гипотеза, согласно которой красное смещение не связано со скоростью, в отсутствие удовлетворительных и убедительных толкований представляет собой куда более целесообразную версию. Хаббл чувствовал, что существует выбор — принять статичную Вселенную или потенциально новый физический принцип. Хаббл предпочел сделать вывод, что наблюдаемое красное смещение являлось скорее не результатом расширения Фридмана — Леметра, а следствием пока не раскрытого фундаментального принципа природы.
Однако сопротивление Эйнштейна имело глубокие корни. Недавно было найдено еще одно свидетельство, демонстрирующее степень его нежелания отказаться от представления о стабильной неразвивающейся Вселенной. Хотя публично он допустил идею расширяющейся Вселенной, ранее неизвестная рукопись, найденная в 2013 г. среди его бумаг в архивах Университета в Иерусалиме, предполагает, что Эйнштейн частным образом прилагал усилия для возврата к статичной Вселенной даже после судьбоносного семинара в Маунт-Вилсон, на который его пригласил Хаббл. В рукописи, датированной 1931 г., Эйнштейн изучал модель, в которой средняя плотность Вселенной удерживается в фиксированном виде за счет некого процесса, постоянно порождающего материю из пустоты. В этой модели статичная Вселенная кажется динамичной{27}.
Эйнштейн искал решение, которое бы позволило «компенсировать» расширение Вселенной. Модель, обрисованная в этом написанном от руки четырехстраничном наброске, очень отличается от многих других, которые он исследовал ранее. Эта работа показывает, что Эйнштейн создал так называемую «игрушечную модель» и предугадал создание модели стабильного космоса, разработанной в 1950-х гг. такими учеными как Фред Хойл, Герман Бонди и Томас Голд. Специалисты, которые нашли этот неопубликованный набросок, а именно Кормак О’Рэферти, Брендан МакКанн, Вернер Нам и Саймон Миттон, обнаружили, что расчеты Эйнштейна содержат серьезную математическую ошибку, ставшую, судя по всему, причиной, по которой Эйнштейн забросил эту работу. Получается, он ухватился за модель стабильного состояния значительно раньше — по сути, речь идет о нескольких десятилетиях, — чем другие ученые. Эта неопубликованная модель упоминается в наброске, озаглавленном «О космологической проблеме» (Zum kosmologoschen Problem), который, как считали некогда, являлся ранней версией другой работы. Эйнштейн полностью отрекся от этих вычислений; они не упоминаются ни в одной из последующих работ, связанных с вопросом космологических моделей. В этой рукописи он строит модель, опираясь на первоначальные принципы: по-прежнему есть космологическая постоянная, но нет никаких отсылок к анализу Фридмана или любым развивающимся моделям самого Эйнштейна, опубликованным ранее, в 1931 г. Интересно здесь то, что, пока Эйнштейн вместе с де Ситтером воодушевленно работал в 1931 и 1932 гг. над двумя трудами касательно моделей расширяющейся Вселенной, он все еще продолжал тайно обыгрывать модель стабильного состояния. Эйнштейн отчаянно пытался реанимировать неподвижную Вселенную. Также в рукописи нет никаких упоминаний о проблеме возникновения космоса, которая была одним из основных источников недовольства Эйнштейна решением Леметра. Таким образом, судя по всему, он продолжал упорные поиски стабильной Вселенной не из-за нежелания искать решения зарождающейся Вселенной. Возможно, это была его последняя попытка сохранить теорию статичной Вселенной, пусть даже это казалось крайне маловероятным.