Глава 10 Физики в Горячей Вселенной

Глава 10

Физики в Горячей Вселенной

«Работа в области теории взрыва»

Даже те физики, кто ощущали себя гражданами Вселенной, в середине двадцатого века точно знали о своем паспортном гражданстве. Об этом им повседневно напоминала земная политическая реальность, разделенная на две части железобетонным занавесом «холодной войны». Физика дала главное оружие той войны — ядерное.

Этот научно-политический факт иногда сопровождают ехидные слова о бессмысленности страшного оружия, поскольку обе сверхдержавы не желали его применять. Другие утверждают, что само наличие сверхоружия предотвратило третью мировую войну. Изобретатель советской водородной бомбы Андрей Сахаров говорил осторожнее: «Мы себя успокаиваем тем, что отодвигаем возможность войны». И действительно, трудно с определенностью назвать причину того, что не произошло.

Однако некоторые важные события в истории цивилизации определенно стали побочными результатами нового оружия.

Прежде всего так называемое «покорение Космоса». Именно для доставки ядерного оружия к заморским целям СССР начал форсированную программу баллистических ракет. Вес задуманного Сахаровым термоядерного «изделия» существенно превысил вес человека, и лишь поэтому возникла возможность отправить человека в космос.

Не столь масштабным, но прямым следствием нового оружия стало в 1946 году название купальника, который произвел эффект разорвавшейся ядерной бомбы. Купальник назвали «бикини», в честь атолла, где США впервые несекретно испытали ядерное оружие в том же 1946 году.

Менее заметную прибыль от «холодной ядерной войны» получила чистая наука, а наибольшую получила наука о самом большом — космология, абсолютно мирная, практически бесполезная и мало кому из физиков интересная в 1940–1950-е годы.

Тогдашнее состояние космологии было удручающим. Теория Фридмана — Леметра не могла справиться с парадоксально короткой шкалой времени — Вселенная оказывалась моложе своих звезд. Это стало одной из причин появления новой — стационарной — космологии, согласно которой Вселенная всегда была, есть и будет одной и той же для любого наблюдателя. Стационарная космология не следовала из какой-либо физики, зато из нее следовала новая физика. Чтобы восполнить наблюдаемое разбегание галактик, постулировалось постоянное вселенское рождение вещества «из ничего». Темп рождения вещества требовался настолько малый, что был вне пределов экспериментальной проверки.

Сейчас трудно поверить, что столь нефизическая космология могла серьезно противостоять теории Фридмана — Леметра, а значит, и теории гравитации Эйнштейна. Авторы стационарной космологии, видные астрофизики во главе с Фредом Хойлом, конечно же знали и теории, и наблюдательные факты. Но они слишком всерьез принимали то, что единственный тогда наблюдательный факт вселенского масштаба — закон красного смещения и разбегание галактик — не укладывался в теорию Фридмана — Леметра. И в насмешку над «безответственными» теоретиками, которые игнорировали это несоответствие, Хойл назвал их «голливудски-эффектную» космологическую картину теорией Большого взрыва.

В конце 1950-х годов астрономы исправили свои оценки внегалактических расстояний, в результате чего космологическая шкала времени удлинилась почти в десять раз. Это устранило главную — уже тридцатилетнюю — проблему релятивистской космологии, однако сторонники стационарной космологии упорствовали, подкрепляя себя философскими доводами вроде суперпринципа Коперника, то есть утверждая, что во Вселенной не только нет какого-то уникально выделенного места, которое можно было бы назвать ее центром, но нет и никакого выделенного момента времени вроде момента Большого взрыва. Классическую фразу «Ничто не ново под луною» стационарная космология дополнила «…и над луною».

Противостояние двух космологий длилось более пятнадцати лет и завершилось после открытия в 1965 году второго наблюдательного факта вселенского масштаба — космического фонового излучения, идущего равномерно со всех сторон, а не от каких-то определенных источников. Излучение это тепловое, подобно тому, что ощущается рядом с печкой, но печкой, которая лишь на три градуса теплее абсолютного нуля. Это сверхслабое излучение американские экспериментаторы открыли случайно, но не случайно открыли его при разработке высокочувствительной радиосвязи со спутниками, что стало практическим вкладом «оборонки» в космологию. В странном излучении теоретики опознали наследство Большого взрыва, оставленное в горячий момент ранней Вселенной, когда вещество и излучение только что расцепились, продолжая дальнейшую жизнь врозь.

Задолго до того другие экспериментаторы несколько раз натыкались на это излучение и публиковали свои непонятные результаты, которые, однако, никого не зацепили. Тогда теоретики были заняты совсем другим и совершенно секретным — термоядерным — делом. Лишь к концу 50-х годов в США и в начале 60-х в СССР из самой гущи событий в разработке термоядерного оружия вышли мощные лидеры, благодаря которым гравитация, релятивистская астрофизика и космология стали областью активных исследований. Эти физики — Джон Уилер и Яков Зельдович — страстные исследователи, широко открытые к научному общению, сходным образом круто изменили свои научные интересы при всех советско-американских различиях. Уилер в 1955 году заново открыл сGh-границы применимости эйнштейновской теории гравитации. Зельдович стал автором первых советских книг по релятивистской астрофизике и космологии, где, в частности, изложил сh-обоснование расширения Вселенной («нестарение» фотонов), данное М.?Бронштейном.

При этом Зельдович говорил, что «прошлое Вселенной бесконечно интереснее прошлого науки о Вселенной». Быть может, потому, что для понимания истории науки — даже такой чистой науки, как космология, — одной лишь науки недостаточно. Особенно когда речь идет о повороте от физики супербомб к физике Вселенной. Объясняя этот крутой поворот в своей научной автобиографии, семидесятилетний Зельдович сказал об «атомной проблеме», которая его в свое время «целиком захватила»:

В очень трудные годы страна ничего не жалела для создания наилучших условий работы. Для меня это были счастливые годы. Большая новая техника создавалась в лучших традициях большой науки <…> К середине 50-х годов некоторые первоочередные задачи были уже решены… Работа в области теории взрыва психологически подготавливала к исследованию взрывов звезд и самого большого взрыва — Вселенной как целого… Работа с Курчатовым и Харитоном дала мне очень много. Главным было и остается внутреннее ощущение того, что выполнен долг перед страной и народом. Это дало мне определенное моральное право заниматься в последующий период такими вопросами, как элементарные частицы и астрономия, без оглядки на практическую ценность их.

О бомбах тут прямо не сказано, но, переводя с советского языка на обычный русский, получим такую картину. К концу 1950-х годов (в США несколько раньше) теоретическая физика термоядерного оружия исчерпалась (сменившись физикой инженерной). Первоочередная задача «большой новой техники» действительно была решена: американские и советские физики совместными усилиями создали для политиков «бич Божий». Его назвали «взаимно-гарантированное уничтожение» — способность каждой из сверхдержав уничтожить другую, даже после внезапной атаки противника.

Руководители сверхдержав, осознав связь «большой новой техники» и «большой науки», испытывали почтение к тем, кто эту связь осуществил, и предоставили им возможность заниматься чем они хотят, надеясь, что их новые занятия тоже приведут к какой-то новой технике. Тем более что на теоретические исследования денег надо совсем немного.

«Работа в области теории взрыва» если и готовила к космологии, то лишь приучая к дистанции между теорией и ее проверкой и, соответственно, приучая теоретика к смелости. Термоядерную бомбу физики создавали, не имея возможности проверять свои расчеты на маленьких, пробных, лабораторных бомбочках. Сначала полная теория, и только потом полномасштабный мегатонный взрыв… или пшик. Космология с этим сопоставима не масштабами, а психологией: нужна большая смелость (если не наглость), чтобы решиться строить теорию столь ненаблюдаемого объекта, как Вселенная миллиарды лет назад.

Зельдович хотел заниматься научными вопросами «без оглядки на практическую ценность их». Для физиков его калибра к концу 1950-х годов термоядерное оружие исчерпало свою теоретическую ценность, а от его практической ценности хотелось уйти куда подальше. Дальше, чем в космологию, уйти было трудно.

В СССР сделать это было особенно трудно и особенно интересно. Прежде всего потому, что в конце 1930-х годов космология стала жертвой правящей советской идеологии, еще до генетики и кибернетики. Главными пороками всех этих наук объявили идеализм, поповщину и буржуазность. Крамольным стало выражение «расширение Вселенной», а слово «космология» попросту изгнали из словаря. Зато в ходу было слово «невозвращенец» для обозначения советских граждан, которые не возвратились из командировок за рубеж, став автоматически изменниками родины. И, как назло, именно «невозвращенец» Георгий Гамов сделал следующий шаг в теории расширяющейся Вселенной.

В реабилитации космологии в СССР больше всего заслуг у трижды Героя Социалистического Труда и (по секрету) главногo теоретика советской атомной бомбы — Зельдовича. В 1961 году он опубликовал свою первую работу по космологии, а затем две большие обзорные статьи в главном физическом журнале «Успехи физических наук». Еще одной его заслугой перед космологией было то, что он увлек туда за собою другого трижды Героя, Андрея Сахарова — главного теоретика советской водородной бомбы.