Бонди совместно с Голдом в 1948 году предложил собственную космологическую модель. (Сходную модель практически одновременно рассмотрел Фред Хойл и поэтому теорию стационарной Вселенной называют также теорией Бонди, Голда и Хойла.) Модель стационарной Вселенной выглядит довольно привлекательно — Вселенная вечна, бесконечна и находится в состоянии непрерывного расширения, то есть в ней выполняется закон Хаббла. Вместо космологического принципа, лежащего в основе космологии Фридмана, теория стационарной Вселенной опирается на совершенный космологический принцип — Вселенная не только однородна и изотропна, но и одинакова во все моменты времени. Для того, чтобы согласовать расширение Вселенной с ее постоянной плотностью, в модели Бонди и др. пришлось допустить непрерывное рождение вещества. Темп этого рождения очень невелик — требуется появление лишь одного атома водорода в год в кубе со стороной полтора километра. Спонтанное рождение вещества — вещь, конечно, странная, но в космологии много необычного. Важнее то, что стационарная космологическая модель давала четкие предсказания, которые можно было проверить наблюдениями — например, она предсказывает вполне определенную зависимость между расстоянием и красным смещением. Именно наблюдения, в первую очередь, реликтового излучения, в конечном итоге и опровергли модель Бонди и др.
В стационарной модели Вселенная вечна и бесконечна. Следовательно, если она статична, излучение звезд должно заполнить все пространство и небесная сфера будет сверкать как поверхность звезды. Герман Бонди заключил, что нестационарность Вселенной, то есть ее расширение, решает эту проблему. Галактики на больших расстояниях удаляются от Земли со скоростью, превышающей скорость света, и поэтому их излучение никогда до нас не доберется. В теории стационарной Вселенной небосвод, действительно, покрыт изображениями звезд, но мы не видим эти сверкающие небеса, поскольку большинство галактик имеют колоссальные красные смещения и ненаблюдаемы.
Решение Бонди справедливо для его модели Вселенной, однако это решение часто неправомерно переносят на реальную Вселенную, которая, конечно, расширяется, но является ограниченной во времени и в пространстве. В нашей Вселенной роль красного смещения в формировании темного ночного неба не столь велика.
Подробные расчеты яркости ночного неба для разных моделей Вселенной показали, что расширение, действительно, уменьшает яркость фона, но не слишком сильно. При любом разумном выборе космологических параметров падение яркости составляет лишь примерно 40 % от значения для стационарной, не расширяющейся Вселенной. Следовательно, возраст Вселенной и, соответственно, время жизни галактик и составляющих их звезд, — основные факторы, определяющие наблюдаемую яркость ночного неба. Расширение Вселенной уменьшает эту яркость не более, чем в два раза.
3.2. Решение фотометрического парадокса
Кей посмотрел вверх. Джей всполошился:
— Что?
— Какие они красивые, верно?
— Кто?
— Звезды. Отсюда их видно плохо. Из-за городских огней. Один умный человек недавно сказал мне, что мы теперь на них редко смотрим. Думаю, он был прав на все сто процентов. Я давно на них не смотрю, и они действительно… прекрасны.
Фильм «Люди в черном»
В конце книги давайте суммируем предложенные за несколько столетий варианты решения фотометрического парадокса. Следуя Эдварду Харрисону, большую часть из них можно свести в простую таблицу (см. табл. 2). Из таблицы видно, что решения в первом приближении делятся на две группы: 1) звезды закрывают все небо, но что-то мешает их увидеть, и 2) звезды не закрывают все небо и темные промежутки между ними реальны.
Таблица 2. История фотометрического парадокса
В пользу первого варианта высказывались Диггес (звезды невидимы из-за огромных расстояний до них), Галлей (далекие звезды слишком слабы для наблюдений и «когда звезды находятся на очень больших расстояниях, их излучение слабеет быстрее, чем по общему правилу»), Шезо («звездное пространство заполнено средой, способной слегка задерживать свет»), Ольберс («вселенная не является абсолютно прозрачной»), Бонди (красное смещение, то есть расширение Вселенной). При таком подходе решение фотометрического парадокса свелось к поиску причины, по которой свет далеких звезд до нас не доходит. Предложенные объяснения частично или полностью неверны.
Вторая группа решений фотометрического парадокса сводится к объяснению, почему звезды не покрывают всю небесную сферу. Свои варианты ответов дали Кеплер (Солнечная система окружена сферой, содержащей конечное число звезд), фон Герике (число звезд конечно, в промежутках между ними проглядывает бесконечное беззвездное пространство), Гершель и Проктор («…легко представить устройство вселенной, которая будет оставаться в точном смысле слова бесконечной, и в которой произвольное количество лучей зрения не будут пересекаться со звездами»), Эдгар По (Вселенная конечна во времени и в пространстве), Медлер («конечное время прошло от начала Творения до наших дней и мы, следовательно, можем наблюдать небесные тела только до расстояния, которое свет прошел в течение этого конечного времени»), лорд Кельвин (ограниченность Вселенной). Фурнье д’Альбе рассмотрел несколько возможностей — по его мнению Вселенная фрактальна и, кроме того, она может содержать огромное количество темных звезд, экранирующих излучение.
Таблица доведена до середины XX века, поскольку к этому времени все основные идеи были уже высказаны. Кроме того, в XX веке стало понятно, что в реальной Вселенной, которая конечна во времени и в пространстве и, вдобавок, расширяется (см. предыдущую главу), фотометрический парадокс просто не может возникнуть. За пределами нашей Вселенной, возможно, находится что-то еще — Мультивселенная, — однако какие-либо контакты с другими вселенными, обмен с ними энергией и информацией невозможны. Здесь будет снова уместна цитата из «Эврики» Эдгара По: «…не имея доли в нашем происхождении, они не имеют доли в наших законах. Ни они не притягивают нас, ни мы их… Между ними и нами… нет влияний взаимных».
Ночное небо — это гигантская, окружающая нас со всех сторон, машина времени. Взгляд на Луну отправляет нас назад на секунду с небольшим, свет от Юпитера и Сатурна, в зависимости от взаимного расположения планеты и Земли, идет до нас уже десятки минут. Ярчайшие звезды мы видим такими, какими они были десятки лет назад. Расплывчатое пятнышко на небе — туманность Андромеды — отправляет нас в прошлое уже на два миллиона лет. Но все это несравнимо с фоном неба — темнота, видимая между изображениями звезд и галактик, имеет возраст в миллиарды лет и она отсылает нас ко времени, когда во Вселенной рождались первые звезды и галактики. Взглянув на небо в радиодиапазоне, мы видим портрет Вселенной — реликтовое излучение — в возрасте лишь около 400 000 лет. Ничуть не преувеличивая можно сказать, что на окружающем нас со всех сторон ночном небе изображено рождение и эволюция Вселенной. В этом, пожалуй, и есть основная тайна неба — на нем, выражаясь немного высокопарно, запечатлен Большой взрыв.
