Глава 4. Влияние силы всемирного тяготения на расширение Вселенной

§4.1. Основатели современной космологии

Современная теория гравитации (общая теория относительности, сокращенно ОТО) была создана Альбертом Эйнштейном (1879-1955) в 1915 году. Согласно этой теории, под воздействием массы и энергии тел пространство (точнее говоря, пространство-время) искривляется, что, в свою очередь, приводит к искривлению траекторий тел, что и воспринимается нами как проявление тяготения. Сразу же после возникновения ОТО ее создатель попытался применить ее ко Вселенной в целом, но эта попытка оказалась безуспешной. Правильная релятивистская космологическая теория была построена петроградским математиком Александром Александровичем Фридманом (рис. 4.1.1) в 1922-1924 гг.

Решив уравнения эйнштейновской теории гравитации с учетом космологического принципа, Фридман показал, что Вселенная не может быть неизменной, в зависимости от начальных условий она должна либо расширяться, либо сжиматься. Он же впервые дал правильную по порядку величины оценку возраста Вселенной. Уже само по себе решение уравнений ОТО было огромным успехом русского ученого, поскольку в те годы это была самая сложная физическая теория (ее понимали только несколько десятков человек в мире). Но самым важным было то, что при применение физической теории к такому объекту, как Вселенная в целом возникали дополнительные трудности, обусловленные парадоксальностью самого предмета исследования (не только Эйнштейну, но и другим ведущим математикам и физикам до Фридмана не удалось построить правильную космологическую теорию на основе ОТО). Наконец, впечатляющим достижением русского ученого было то, что он впервые за последние две тысячи лет отбросил догму о неизменности Вселенной, с античных времен владевшую умами исследователей. Вывод Фридмана был настолько необычен, что сам Эйнштейн сначала не согласился с ним и заявил, что нашел в его выкладках ошибку. Однако некоторое время спустя Эйнштейн понял, что ошибался сам, и через печать признал правоту русского математика.

В 1927 г. к тем же выводам, что и Фридман, пришел бельгийский ученый (и заодно католический аббат) Жорж Леметр (1894-1966). Леметр уделял большое внимание cопоставлению теории и наблюдений, впервые указав, что расширение Вселенной можно наблюдать с помощью красного смещения в спектрах галактик. Таким образом, расширение Вселенной, открытое Хабблом, было предсказано теоретически, на основе ОТО, сначала Фридманом и чуть позднее Леметром. Это был один из самых блестящих примеров предсказаний в истории науки. К сожалению, Александр Фридман не дожил до открытия закона Хаббла, он умер в самом расцвете сил в 1925 году. Уже после открытия Хаббла было показано, что нестационарность Вселенной фактически следует уже из закона всемирного тяготения (открытого Исааком Ньютоном еще в конце XVII в.), точнее, из самого общего свойства гравитации, заключающегося в том, что эта сила только притягивает, но не отталкивает тела.