Педро Феррейра - Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности

Открытие Янского было большей частью проигнорировано. Он предложил лабораториям Белла построить новую улучшенную антенну, но получил отказ. Они не занимались астрономией. И сам Янский переключился на другие сферы деятельности. Тем не менее его работа не прошла бесследно. Уникальный радиоинженер и астроном-любитель из города Уитон, штат Иллинойс, Гроут Ребер прочитал об открытии Янского в журнале «Популярная астрономия» и принялся за строительство большой антенны на заднем дворе своего дома. Эта антенна представляла собой девятиметровую тарелку с вытягивавшейся вперед металлической конструкцией для захвата отраженных волн. Это был первый настоящий радиотелескоп, напоминающий те, которые используются в наши дни. С его помощью Ребер построил более точную карту радиоизлучения Млечного Пути и составил первую карту неба в радиодиапазоне. Свою работу он отправил в «Астрофизический журнал», редакцию которого в то время возглавлял Чандра. Чандра был весьма заинтересован результатами Ребера и поражен его упорством. Статья, снабженная составленными Ребером картами, была принята к публикации и в 1940 году появилась под названием «Космические атмосферные помехи».

Эти крайне интересные карты помогли точно установить Источники странных волн. Однако измерения Ребера показали кое-что еще: несколько изолированных точек испускали большое количество радиоволн. Ребер смог ассоциировать каждую из таких точек с созвездием — Лебедя, Кассиопеи и Тельца, — но они не соответствовали объектам, испускающим видимый свет. Ребер обнаружил новый тип астрономических объектов, которые стали называть радиоисточниками, или радиозвездами.

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

Мартин Райл был больше радиолюбителем-дилетантом и инженером-электриком, чем космологом, поэтому его вступление в борьбу с «теоретиками», как он пренебрежительно называл Хойла и его коллег, стало неожиданностью. Первым делом была предпринята попытка найти более яркие источники, например такие, как наблюдал Ребер, и зафиксировать их местоположение. Но, к сожалению, Райл принял неверное решение. Ему казалось очевидным, что все эти объекты являются частью Млечного Пути. В четко аргументированной статье 1950 года он обосновал присутствие большой части радиоисточников в пределах нашей галактики. Наблюдались некоторые странные отклонения, но в целом тенденция сохранялась. Утверждения Райла имели смысл и были вполне разумными.

Свои результаты Райл представил на собрании Королевского астрономического общества в 1951 году. В аудиторий присутствовали и его кембриджские коллеги Голд и Хойл, которые в своем выступлении небрежно предположили, что радиоисточники могут на самом деле оказаться межгалактическими. Тщательно продумавший свою аргументацию Райл в раздражении ответил Голду и Хойлу фразой: «Я думаю, что теоретики неверно поняли экспериментальные данные».

Это было столкновение высоколобых астрономов-теоретиков, разбирающихся в математике и физике, с элегантными, ко странными теориями, объясняющими Вселенную в целом, с умельцами-радиооператорами, создающими оборудование и играющими с электроникой. Райл не выдержал явной снисходительности коллег. С его точки зрения, эти люди, работающие исключительно с карандашом и бумагой, были не в состоянии понять его данные так, как понял он. Но, к несчастью для Райла, в конечном итоге правда оказалась на стороне Голда и Хойла, так как все больше и больше источников связывали с объектами, не входящими в Млечный Путь. Они действительно оказались внегалактическими, и Райлу пришлось признать, что теоретики верно интерпретировали его данные.

Но спокойно признать свое поражение Райл не смог. Раз эти источники радиоизлучения находились за пределами нашей галактики, они могли дать информацию о Вселенной. Поэтому он принялся копить результаты наблюдений и применять полученные данные для опровержения детища Хойла и Голда, теории стационарной Вселенной. Для этого он посчитал количество радиоисточников как функцию от их яркости и попытался связать полученное число с базовыми свойствами Вселенной. Более удаленные источники должны выглядеть более тусклыми, поэтому яркость источника можно рассматривать как показатель расстояния до него. Вселенная имеет большой размер, а значит, места там много, и тусклых далеких источников должно быть больше ярких, Которые расположены близко к нам. Получается, что соотношение тусклых и ярких источников позволяет определить тип Вселенной, в которой мы живем. Свету удаленных источников требуется время, чтобы добраться до нас, поэтому мы видим Вселенную такой, какой она была некоторое время назад. В стационарной Вселенной Хойла, Голда и Бонди плотность источников со временем не меняется и их общее количество в некотором объеме должно быть прямо пропорционально этому объему. Плотность расширяющейся Вселенной, подобной предложенной Фридманом и Леметром, в прошлом была выше, поэтому в настоящее время число удаленных тусклых источников должно превосходить число ярких. Подсчитав их соотношение, мы сможем определить, какая же модель корректно описывает Вселенную: модель Большого взрыва или стационарная модель.

Райл составил список из почти двух тысяч источников, так называемый каталог 2С (второй Кембриджский каталог радиоисточников). Его основой послужил список из всего пятидесяти источников (известный как каталог 1С) и, к удовлетворению Райла, казалось, что соотношение количества тусклых и ярких источников не согласуется с теорией стационарной Вселенной. Райл воспринял это как убийственный удар по теории Хойла и немедленно принялся продвигать свои результаты. В мае 1955 года во время лекции в Оксфорде он смело выступил против своих соперников: «Если принять вывод о нахождении большинства радиоисточников вне нашей галактики — а избежать этого вывода сложно, — мы не сможем объяснить результаты наблюдений в рамках теории стационарного состояния». Казалось, что Райл не оставил камня на камне от модели Хойла и Голда.

После лекции Райла в Оксфорде Хойл с коллегами заняли оборонительную позицию. Хойл воспринял полученные данные всерьез, в то время как Голд с подозрением отнесся к результатам и советовал «не верить им, так как они могут содержать множество ошибок». Голд оказался прав. На этот раз усилия Райла были сведены на нет его же соратниками, умельцами, превращающими радиоастрономию в настоящую науку. Два молодых австралийских радиоастронома из Сиднея Бернард Миллс и Брюс Сли заново рассмотрели данные каталога 2С и получили совершенно другие результаты. Они не пытались составить каталог из тысяч источников, конкурирующий с каталогом Райла. Вместо этого были выбраны и детально измерены примерно три сотни источников. Новый небольшой каталог до определенной степени пересекался с каталогом Райла и позволял проверить результаты его измерений.

После публикации Миллса и Сли доверие к каталогу Райла было подорвано. В статье они написали, что их «каталог был тщательно сопоставлен с последним Кембриджским каталогом … оказалось, что они практически полностью противоречат друг другу». Миллс и Сли пошли еще дальше, предположив, что «на Кембриджский каталог повлияло низкое разрешение использовавшегося при его составлении радиоинтерферометра». Результаты Райла были попросту недостаточно хорошими — Миллс и Сли работали с более точным телескопом, и их результаты уже не исключали стационарную Вселенную из числа возможных моделей. К дискуссии присоединился Джодрелл Бэнк — радиоастроном из конкурирующей группы, работающей в английской обсерватории. Он заявил: «Радиоастрономам нужно долго развиваться, прежде чем они смогут предложить космологии нечто ценное». Казалось, что радиоастрономы не в состоянии достичь согласия по поводу получаемых данных, не говоря уж о том, чтобы использовать их для проверки космологических моделей, поэтому за лучшее было признано пока просто игнорировать результаты наблюдений. Хойл с коллегами мог свободно работать дальше.

В Кембридже Райл замкнулся в работе над очередным вариантом каталога радиоисточников. Следующие три года после случая со спорными результатами он и его группа провели за составлением нового каталога, который получил незамысловатое название 3С. Новые данные были призваны поставить крест на чепухе, которую распространяла группа Хойла. По крайней мере, так считал Райл. В 1958 году, когда каталог ЗС был, наконец, явлен миру, Мартин Райл почувствовал, что у него появился козырь: набор радиоисточников, с которым все были согласны. Хотя набор до сих пор был недостаточно хорошим. Бонди был настроен скептически и утверждал, что у Райла есть склонность представлять полученные результаты в лучшем свете, чем есть на самом деле. Райл часто заявлял, что добился исключения модели стационарного состояния, в то время как на самом деле им всего лишь достигался предел информации, которую можно было извлечь из полученных эмпирических данных. Как только кто-то брал на себя труд повторно провести измерения и обнаруживал, что ошибки больше, чем изначально утверждалось, модель стационарного состояния возвращалась в игру. И в самом деле, как публично заявил Бонди: «За последние десять лет это случалось не единожды».