§ 3. Проблема начала и возраста наблюдаемой Вселенной

Первым эту проблему затронул А.А. Фридман в 1922 г. Свою первую статью по космологии он закончил хотя и чисто иллюстративным, но тем не менее любопытным подсчетом: если положить Λ = 0 и общую массу Вселенной M = 5·10²¹ M_☉ (масса, близкая по порядку величины к массе Метагалактики!), то «период мира» будет исчисляться величиной порядка 10 млрд лет. Более детально вопрос о «возрасте» и о «начале» Вселенной он обсуждает в брошюре 1923 г., упоминавшейся выше: «Является возможность также говорить о «сотворении мира из ничего», но все это пока должно рассматриваться как курьезные факты, не могущие быть солидно подтвержденными недостаточным астрономическим экспериментальным материалом. ...Бесполезно, — продолжает он, — за отсутствием надежных астрономических данных приводить какие-либо цифры, характеризующие «жизни» переменной Вселенной» (имеется в виду аналогия с древнеиндийскими «циклами жизни»). И все же Фридман-естествоиспытатель не удерживается от некой прикидки, от доведения своих рассуждений до числа: «Если все же начать подсчитывать, для курьеза, время, прошедшее с момента, когда Вселенная создавалась из точки, до теперешнего ее состояния, начать определять, следовательно, время, прошедшее от создания мира, то получатся числа в десятки миллиардов наших обычных лет».

Вывод о «начале» Вселенной следовал и из эффекта красного смещения при его объяснении эффектом Доплера. Это осознал (еще по данным Слайфера, до опубликования закона Хаббла) бельгийский астроном аббат Ж. Леметр (1884—1966), который в конце 20-х гг. именно так истолковал наблюдаемый эффект в спектрах галактик и развил свою концепцию рождения нашей Вселенной.

Закон Хаббла давал в принципе ответ и на вопрос о том, когда это произошло: величина 1/H характеризует время, в течение которого разбегаются галактики, и указывает момент начала разбегания, а быть может, и начала самого существования Вселенной.

Поскольку релятивистская концепция Вселенной подразумевала вначале всю мыслимую материальную Вселенную, то идея ее «начала» вела, казалось, к полному перевороту и отрицанию веками и тысячелетиями складывавшегося представления о вечности материи вообще. Все это настораживало философов-материалистов и многих астрономов. В 30-е гг. разгорелись острые дискуссии о смысле красного смещения, а затем и об оценке «возраста» Вселенной и о «космологической шкале времени». Дело в том, что в соответствии с первоначальной оценкой величины H возраст Вселенной оказывался равным всего около 2 млрд лет, т. е. меньше возраста Земли! В еще большей степени противоречил он оценкам времени жизни звезд (последние делались на основе еще распространенных тогда представлений об аннигиляционном процессе как причине их излучения и составляли огромные величины до 10¹⁵ лет, — так называемая «длинная космологическая шкала времени»).

Вместе с тем попытки объяснить эффект красного смещения не доплеровским эффектом, а, например, потерей фотонами энергии на пути от далеких галактик или же приписать его действию сильных полей тяготения в космосе (гравитационное красное смещение) также не имели успеха. В первом случае должна была бы существовать зависимость красного смещения от длины волны, чего нет; во втором величина эффекта для всех известных тогда объектов (вплоть до белых карликов) была бы существенно меньше наблюдаемой. Тем временем наблюдения все более подтверждали универсальность закона Хаббла, а уточнение величины H и времени жизни звезд делали более согласованными указанные выше временные оценки. В настоящее время действие закона красного смещения, в том числе в радиодиапазоне, прослежено до расстояний более 10 млрд св. лет (по квазарам), и реальность общего расширения всей наблюдаемой Вселенной можно считать доказанной.

Делались и попытки спасти идею стационарности Вселенной без отрицания ее расширения в целом. В 1948 г. английские космологи Ф. Хойл, Х. Бонди и Т. Голд, а также немецкий физик П. Иордан выдвинули и математически разработали идею, согласно которой вместо ушедших из данного объема пространства галактик непрерывно возникают новые как бы «из ничего» (по мысли авторов идеи, из неизвестной формы материи — «C-поля»), так что средняя плотность материи во Вселенной сохраняется и Вселенная оказывается «стационарной». Но и это объяснение вошло в противоречие с новыми наблюдениями.

Открытие Хабблом расширения всей наблюдаемой Вселенной и подтверждение в дальнейшем этого закона завершило начатую Фридманом революционную смену космологической картины мира. В космологии надолго утвердился релятивистский образ Вселенной — как нестационарной, развивающейся в целом, единой всеохватывающей системы. Революционным переворотом стало возрождение на новой основе ОТО космогонических и эволюционных представлений о Вселенной в целом: по существу, утверждалось представление о возникновении конечное время тому назад Вселенной как всего мыслимого физического комплекса «пространства-времени-материи» и о его направленном развитии!

И все же, несмотря на успехи и теоретической и наблюдательной космологии (а расширяющуюся Вселенную наблюдают уже до расстояний, близких к теоретическим размерам «Вселенной Фридмана»), вся история знаний настораживала и заставляла многих сомневаться в правомерности этой новой безграничной экстраполяции опыта — распространения законов наблюдаемой Вселенной на весь мыслимый материальный мир. Утверждения космологов-релятивистов (вплоть до начала 80-х гг.) о единственности и всеохватности нашей расширяющейся Вселенной — Метагалактики невольно напоминали многократно повторявшиеся подобные заявления в прошлом: о единственности Земли со светилами вокруг нее, Солнечной системы, Галактики...

Тем временем в ходе космологических дискуссий постепенно уточнялись фундаментальные понятия: конечность и бесконечность, ограниченность и безграничность Вселенной, осознавались неоднозначность таких понятий, как «вся Вселенная» и «Вселенная в целом» (большой вклад в прояснение этих понятий внес А.Л. Зельманов (1913—1987)), наконец, неправомерность отождествления понятий «Вселенная» вообще и «наша наблюдаемая» или даже вообще доступная нам Вселенная (вспомним первые указания на этот счет А.А. Фридмана).