Наука — Кто же всё-таки открыл закон Хаббла?

Кто же всё-таки открыл закон Хаббла?

Знаменательная работа астронома Эдвина Хаббла о расширении Вселенной была опубликована в 1929 году, безжалостно поправ бытовавшее убеждение современников об её статичности и неизменности. Вот почему коэффициент, отображающий скорость расширения, назван в честь учёного, не говоря уже о космическом телескопе, носящем его имя.

Однако гораздо менее известно, что первым великое открытие сделал не Хаббл. Бельгийский священник и космолог по имени Жорж Леметр обнародовал свои рассуждения и очень близкие к Хаббловским выводы двумя годами раньше! Нет нужды говорить, что среди космологов это тема для бесконечных споров. В то время проблема состояла в том, что работа Леметра была написана на французском языке и появилась в малоизвестном журнале «Анналы Брюссельского научного общества». По этой причине в научных кругах с ней были почти незнакомы (по крайней мере, поначалу). Когда же она была наконец переведена и получила широкое распространение, оказалось, в ней недостаёт  кое-каких подробностей, что породило слухи, будто бы видные учёные, возможно сэр Артур Эддингтон или даже сам Хаббл, «отредактировали» работу Леметра, чтобы обеспечить преимущество теории американца.

Так что же произошло? Ответ на это попытался дать космолог Марио Ливио в статье, опубликованной в журнале Nature от 10 ноября. Это довольно длинная и запутанная история. Приведём здесь её краткий конспект.

В поздних 1920-х гг. Эдвин Хаббл изучал удалённые галактики в Обсерватории института Карнеги с помощью 100-дюймового телескопа Хокера. Астроном измерял яркость Цефеид (класс пульсирующих переменных звёзд), опираясь на зависимость период-светимость, открытую Г.Ливитт: если знать, сколько времени требуется звезде, чтобы угаснуть, можно вычислить её яркость, а получив это значение - приступать к измерению расстояния. Итак, Хабблу удалось вычислить относительное расстояние до галактик, после чего он объединил эти данные с теми, что были собраны Весто Слайфером в 1912 году. Последний первым заметил, что испускаемый галактиками свет  имеет ярко выраженное смещение в сторону красной полосы электромагнитного спектра, а это в свою очередь говорит о том, что они удаляются от Земли. Затем Хаббл отобразил соотношение вычисленной им по красному смещению скорости к относительному расстоянию на графике. Обычному наблюдателю это могло бы показаться набором беспорядочно расбросанных точек с намёком на некие скопления. Но Хаббл не был обычным наблюдателем – он был великим гением. Он присмотрелся к этому графику и провёл прямую линию через точки. По мере улучшения качества получаемых от телескопов данных было доказано, что полуинтуитивная догадка Хаббла абсолютно верна. Обозначьте на графике те же данные сегодня – и все точки лягут аккурат вдоль проведённой учёным прямой.

Выражаясь в математических терминах, эта прямая линия есть линейная функция. То есть красное смещение удалённых галактик линейно связано с расстоянием до них. Хаббл выдвинул верное предположение, что чем дольше путешествует свет, тем больше времени расширяется пространство, соответственно тем больше красное смещение длины световой волны. Учёный сформулировал закон:  чем больше расстояние между двумя любыми галактиками, тем больше их относительная скорость удаления друг от друга. Отталкиваясь от этого закона, он пришёл к неизбежному заключению: Вселенная расширяется. Разумеется, это перевернуло все имевшиеся на тот момент представления о космосе.

График, нарисованный Эдвином Хабблом.

Теперь вернёмся к Леметру. Академические прения обычно сконцентрированы вокруг одного вопроса: вывел ли бельгиец свой закон Хаббла, опираясь на реальные научные данные, или же ограничился лишь теоретическими предположениями. Оказывается, он полагался на данные: то же красное смещение Слайфера и вычисление расстояний до галактик Хаббла, опубликованные в 1926 году. Леметр также абсолютно верно заключил, что эти данные говорят о расширении Вселенной, а не её статичности. Об этом ещё в 2007 году написал Шон Кэрролл в блоге Cosmic Variance: «В распоряжении Леметра не было достоверных данных (а те, которыми он располагал, я считаю, были частично заимствованы у Хаббла). И он никоим образом не выводил соотношение скорости и расстояния. Вместо этого он, похоже, взял среднюю скорость (которая благодаря Весто Слайферу перестала быть равной нулю), на которую поделил некое приблизительное среднее расстояние! Если закон Хаббла – линейное соотношение скорости и расстояния – верен, этот приём даст вам верную постоянную Хаббла, но этого явно недостаточно для того, чтобы вывести закон Хаббла. Если вы вывели закон теоретически из принципов общей относительности, применив их к расширяющейся Вселенной, и убеждены в своей правоте, возможно, единственное, что будет вас беспокоить, это закрепление значения одного из трех параметров вашей модели. Однако я думаю, всё же не будет лишним напомнить людям о решающей роли, которую сыграл Леметр в развитии современной космологии».

В итоге эта роль была, безусловно, оценена: среди прочего, Эддингтон опубликовал длинный комментарий к работе Леметра, назвав её «блестящей». Благодаря Эддингтону работа бельгийца была переведена на английский язык и вновь опубликована в 1931 году. Однако некоторые из его вычислений (те, что непосредственно были связаны с постоянной Хаббла), странным образом из неё исчезли.Когда это обнаружилось в 1982 году, пышным цветом зацвели спекуляции историков науки, был этот пробел намеренным либо явился следствием ошибки.

Жорж Леметр.

Наконец, вышеупомянутый Ливио сопоставил аргументы этих дебатов со своими собственными расследованиями. Он тщательно проанализировал сотни писем, сохранённых Королевским астрономическим обществом, записи со встреч Общества и другие архивные материалы. И выяснил, что дело вовсе не в «прохаббловской конспирации»: Леметр сам опустил некоторые абзацы. Это подтверждается двумя откопанными Ливио письмами, в одном из которых сказано: «Я считаю нецелесообразным перепечатывать предварительное изучение радиальных скоростей, не представляющее никакого интереса, а также геометрические комментарии, которые можно заменить небольшим обзором древних и новейших работ на эту тему».

Итак, похоже, никакой конспирации не было. Очевидно, Леметр осознавал, что несмотря на важность своего вклада, заслуживающего внимания, Хаббл имел преимущественное право на авторство закона. «Письмо Леметра также проливает свет на некоторые аспекты профессиональной психологии учёных 20-х годов, - пишет Ливио. – Леметр не грезил о пальме первенства. Учитывая, что результаты работы Хаббла также были опубликованы в 1929 году, он не видел смысла в повторении своих более ранних умозрительных заключений в 1931 году».

Читайте также: