Астрофизика начинающим: как понять Вселенную

Если бы в те ранние времена истории Вселенной вам потребовалось посмотреть сквозь нее, как мы делаем теперь, вам бы это не удалось. Ведь вам бы понадобилось увидеть фотоны, которые проделали космическое путешествие сквозь Вселенную. Но в те времена фотоны не могли преодолеть большого расстояния. Разве с вами не случалось такого: только вы собрались выйти из дому, как кто-то из родителей останавливал вас в дверях и напоминал о чем-то несделанном по хозяйству или невыполненном домашнем задании? То же самое происходило и с фотонами. Как только они собирались отправиться в путь, их останавливали электроны. А так как фотоны не могли никуда улететь, то ничего и не было видно. Куда ни посмотри, Вселенная представляла собой что-то вроде светящегося густого тумана.

Однако, по мере того как температура падала, частицы двигались все медленнее и медленнее. И наконец электроны настолько замедлились, что их стали захватывать пролетающие мимо протоны. А как только электрон и протон соединяются вместе, получается атом.

Хорошо, и какое же все это имеет отношение к голубиному помету?

А вот какое. Теперь, когда электроны стали захватываться протонами, фотоны больше ничто не останавливало. Они получили свободу и начали беспрепятственно летать по всей Вселенной.

Пока они неслись сквозь космос, Вселенная продолжала расширяться и охлаждаться. Фотоны становились слабее и слабее. Сначала они имели достаточно энергии, чтобы их можно было видеть —

это такие же фотоны, какие действуют на наши глаза, когда мы разглядываем страницу напечатанной или электронной книги. Но, находясь в пути миллионы, а потом еще миллиарды лет, эти фотоны остыли. Их волны вытянулись, превратившись в длинные, низкоэнергетические микроволны. И все эти уставшие от долгого пути фотоны как раз и образуют то, что мы называем космическим микроволновым фоном.

Пусть вас это несколько странное научное название не сбивает с толку. И, пожалуйста, не надо воображать себе гигантскую микроволновую печку, которая носится где-то в космическом пространстве. Космический микроволновой фон – это просто свет, когда-то родившийся в ослепительно сияющей, раскаленной ранней Вселенной.

Именно это излучение и принимала антенна Пензиаса и Уилсона.

Георгий Гамов

Георгий Гамов был не только крупным космологом, но и талантливым учителем. Одна из его студенток, Вера Рубин, сделала важные открытия, исследуя темную материю, таинственную субстанцию, удерживающую вместе далекие друг от друга галактики. Гамов даже писал книги для детей. В одной из них действует персонаж по имени мистер Томпкинс, который то и дело ввязывается в странные научные приключения. Как-то раз мистер Томпкинс превратился в электрон и, как случалось с частицами нашей ранней Вселенной, аннигилировал, превратился в свет, повстречавшись со своим двойником-античастицей – позитроном. Жесткая концовка.

Они видели Вселенную, какой она была почти четырнадцать миллиардов лет назад.

За несколько десятилетий до этого существование космического микроволнового фона предсказал американский физик российского происхождения Георгий Гамов. Поэтому, когда Дикке и его коллеги в Принстоне узнали о странном сигнале, принятом Пензиасом и Уилсоном, они сразу поняли, что это такое. Они ведь сами долго искали доказательства существования космического микроволнового фона. Все сходилось, в том числе и то, что сигнал приходил со всех направлений на небе.