Страница 22 из 33
История астрономии — это истории достигнутых горизонтов.
Эдвин Пауэлл Хаббл, «Царство туманностей (1936)
Как мы знаем, статьи Хаббла были опубликованы в 1929 и 1931 годах, вторая из них — в соавторстве с Хьюмансоном.
То есть первая работа Хаббла, содержащая знаменитый закон, вышла спустя 13 лет после того, как его предсказал де Ситтер.
Кроме того, этот закон искали и другие авторы и, в каком-то смысле, нашли его, стараясь обнаружить связь догадки де Ситтера с наблюдениями. Сейчас мы увидим, что гнев Хаббла, направленный на знаменитого релятивиста из Нидерландов, был совершенно неоправданным.
С точки зрения наблюдений, кто первым пришел к закону Хаббла? Это сделал Леметр, который хотел логически доказать, что измерение скоростей и расстояний соответствует гипотезам. Этот случай заслуживает особого внимания, так как позже в плагиате обвиняли самого Хаббла.
Бельгийский священник Жорж Леметр был теоретиком-релятивистом. Вместе с Фридманом он предложил знаменитую теорию Большого взрыва. В 1927 году Леметр опубликовал в бельгийском журнале «Анналы научного общества Брюсселя» (A
Наблюдения всегда подразумевают под собой теорию.
Эдвин Пауэлл Хаббл
Два года спустя, в 1929-м, появилась статья Хаббла, в которой фигурировала константа похожей величины (хотя, как мы знаем, она на порядок отличается от принятой сегодня). Так как Леметр писал на французском, а статья была опубликована в «неизвестном» европейском журнале, у нас нет достоверных знаний о том, что она была знакома Хабблу. Кроме того, это была теоретическая работа, которую Эдвин никогда не понимал. Но Эддингтон обратил внимание на статью Леметра и даже захотел опубликовать ее перевод на английский в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, что и было сделано в 1931 году.
Однако в переводе была опущена как раз та часть, которая касалась подтверждения с помощью наблюдений положения, известного как закон Хаббла. Кто решил убрать такую важную страницу? Мог ли в этом участвовать Хаббл, боровшийся за свое открытие? Недавно исследователь Марио Ливио, изучив письма, которыми обменивались Леметр и Королевское астрономическое общество, пришел к выводу, что эту часть просил опустить сам Леметр. Но почему? Может быть, он хотел избежать неприятного столкновения с Хабблом, какое пришлось пережить де Ситтеру? Или Леметр признавал большую значимость наблюдений, сделанных именитым коллегой?
Таким образом, закон Хаббла был выведен де Ситтером с помощью теоретических рассуждений. Впервые открыл его, использовав опубликованные данные наблюдений, Леметр. Возможно, Хаббл даже не занимался бы поисками своего закона, если бы Хьюмансон сообщил ему, что он уже открыт.
Однако мы не можем отрицать заслуг Хаббла и Хьюмансона, подтвердивших верность этого закона с помощью огромного количества наблюдений туманностей, проведенных в течение неисчислимого количества часов с использованием точнейших методов определения расстояний. Слова Хаббла имели большое значение: он работал на самом большом в мире 100-дюймовом телескопе. Однако свой вклад сделали также де Ситтер, Леметр, Вирц, Хьюмансон, Шепли, Лундмарк... Над открытием закона Хаббла работало много ученых.
Справедливости ради закон Хаббла нужно было бы назвать законом Слайфера — де Ситтера — Леметра — Вирца — Лундмарка — Шепли — Хьюмансона — Хаббла. К этому перечню можно добавить и другие имена. Однако такое название слишком уж длинное, поэтому было оставлено имя только одного из авторов. Это не совсем справедливо, но такова жизнь. Что поделать, если в названии не может быть столько имен одновременно? Истина в том, что наступил момент, когда этот закон должен был появиться. Имя Хаббла является одним из важнейших в списке. Никого не удивляет, что закон носит его имя, и никто не предлагает других названий. Именно Эдвин Хаббл вывел закон, витавший в воздухе, в ясной и окончательной форме. Он уточнил его и расширил границы его применения до бесконечности. Сегодня проблема авторства в научных исследованиях как никогда актуальна. Открытиям способствуют множество ученых, часто даже при отсутствии открытого сотрудничества. Научные конференции и публикации в специализированных журналах представляют собой постоянный обмен мнениями, во время которого обнаруживаются и исправляются ошибки. Одни идеи порождают другие.
Нет, в нем скрыта ошибка. Но мы должны пояснить этот ответ.
В первую очередь рассмотрим, что такое скорость. Как мы уже увидели, на самом деле при наблюдениях мы получаем отношение не между скоростью и расстоянием, а между красным смещением z и расстоянием. Только если интерпретировать красное смещение как смещение Доплера, мы сможем превратить линейное отношение [z, г] в линейное отношение [v, г].
Но даже пользуясь такой интерпретацией эффекта Доплера, если мы примем во внимание огромные расстояния, наступит момент, когда скорость удаления станет больше скорости света, что, как известно, противоречит теории относительности. Хьюмансон смог измерить скорости порядка с/8, но что произошло бы, если бы он мог воспользоваться телескопом Паломарской обсерватории и еще большими телескопами нашего времени?
Парадокс таится в самой формуле эффекта Доплера, верной только для скоростей, небольших в сравнении со скоростью света. Когда скорость сравнима со скоростью света, относительность, столько раз заставлявшая менять формулы и понятия классической физики, обязывает нас скорректировать и формулу эффекта Доплера. Релятивистский ее вариант выглядит так:
λ = λ0√((1+v/c)/(1-v/c)),
где, как и прежде, λ — длина волны спектральной линии удаляющейся галактики, λ0 — длина волны той же линии в состоянии покоя, v — скорость галактики и с — скорость света. Тогда z равно:
λ = (λ-λ0)/λ0 = √((1+v/c)/(1-v/c))-1,
вместо простой формулы z = v/c. Отношение скорости (кажущейся) и расстояния не является линейным. С такой формулой невозможно достичь скорости света. Предположим, что z = 10, это самая большая величина z для галактики, измеренная на сегодняшний день. Выражая ее с помощью классической формулы, мы получим, что скорость галактики равна 10с, но, согласно представленной выше релятивистской формуле, v = (120/122) с. Это очень много, но не больше скорости света.
Следующая таблица получена с помощью закона Хаббла и доплеровской интерпретации г. В действительности соотношение [z, r] зависит от принятой модели Вселенной.