Закон Хаббла наводит на мысль: у Вселенной было начало во времени. Чтобы понять это, достаточно мысленно «прокрутить назад» картину наблюдаемого нами расширения Вселенной - и мы дойдем до момента, когда всё вещество было сжато в сверхплотный комок материи.
Следующий после Хаббла важный шаг в космологии сделал Георгий Гамов. Это русский физик, который уже в 28 лет стал академиком, а через год, в 1933-м, эмигрировал из России. В 1946 году Гамов показал, что Вселенная не просто начала расширятся — она должна была взорваться из сверхплотного и сверхгорячего состояния. Это гипотетическое событие назвали Большим взрывом. Его физическая природа до сих пор остаётся большой загадкой.
Принять эту концепцию ученым было непросто; некоторые астрономы сопротивлялись ей вплоть до середины 1960-х, когда появились новые доводы в пользу теории Большого взрыва. Были открыты явления, которые объяснялись на основе сценария Большого взрыва, и никак иначе. Что же это?
Во-первых, когда мощные телескопы смогли заглянуть во Вселенную глубже и таким образом проникнуть в ее прошлое (ведь свет, который пришел к нам от далеких объектов, был испущен много лет назад), стало ясно, что давным-давно Вселенная выглядела иначе, чем сейчас. На расстояниях несколько миллиардов световых лет мы видим молодые, еще не сформировавшиеся галактики. Но это как раз то, что и ожидалось от эволюционирующей Вселенной, и никак не согласуется с картиной вечной и неизменной Вселенной.
Другое открытие, которое убедило самых последних скептиков в реальности Большого взрыва — это обнаружение реликтового теплового излучения.
Сам Гамов указал на способ проверки теории Большого Взрыва: если такой взрыв имел место, то уже на ранних стадиях расширения должно было возникнуть пронизывающее весь мир электромагнитное излучение, соответствующее сверхвысокой температуре материи. Но по мере расширения и остывания Вселенной это первичное («реликтовое») излучение тоже должно остывать. К настоящему времени, по оценкам Гамова, температура излучения должна составлять 3-4 градуса Кельвина (около минус 270 градусов Цельсия). Такому излучению соответствует длина волны несколько сантиметров. И в 1964 году американские физики Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили тепловое излучение как раз такой длины волны! Оно приходило со всех сторон с одинаковой интенсивностью, куда бы они ни направляли свой радиотелескоп.
И наконец, третье впечатляющее подтверждение — состав вещества во Вселенной.
Ранняя Вселенная была очень горячей. Даже если протоны и нейтроны при столкновениях объединялись в более тяжелые ядра, время их жизни было ничтожным, потому что при новых столкновениях ядро снова распадалось на элементарные частицы. По расчетам Гамова выходило, что с момента Большого взрыва должно было пройти около секунды, прежде чем Вселенная остыла настолько, чтобы частицы начали образовывать устойчивые ядра. Однако этот первичный ядерный синтез продолжался очень недолго: всего три минуты. Вскоре из-за расширения частицы разлетелись так далеко друг от друга, что столкновения между ними стали крайне редкими, и синтез ядер прекратился. В этот краткий период первичного синтеза успели синтезироваться ядра дейтерия и изотопов гелия (было подсчитано, сколько именно). Более тяжелые элементы образуются позже, в недрах звезд.
Когда сравнили прогнозы Гамова с реально наблюдаемым соотношением элементов во Вселенной (с поправкой на их дальнейшее образование в звездах), то обнаружили полное соответствие между теорией и наблюдениями.
Итак, убедительных аргументов в пользу теории Большого взрыва накоплено более чем достаточно.
