История открытия Большого Взрыва

тезисно

1916: Альберт Эйнштейн (1879-1955) и Давид Гильберт (1862-1943) публикуют основные уравнения релятивистской теории гравитации, общей теории относительности (ОТО).

1917: Обнаружив несуществование стационарного решения для Вселенной, Эйнштейн вводит в уравнения давление вакуума, уравновешивающее гравитационное притяжение. Ура, Вселенная может быть вечной, как и завещал Спиноза. А тем временем…

1922, 1924: Александр Фридман (ученик Стеклова и Эренфеста) показывает, что динамические решения ОТО делятся на финитные и инфинитные для радиуса Вселенной, притом что стационарное решение Эйнштейна разделяет первые от вторых (т.е. является сепаратрисой, используя термин Пуанкаре, Фридману скорее всего неизвестный). Финитные решения и некоторые инфинитные проходят через сингулярность, нулевой размер. Сепаратрисы всегда неустойчивы, но Фридман об этом прямо не пишет, указывая, однако, на равновесие Эйнштейна как на случай особого выбора параметров, “тонкой настройки” своего рода. Фридман публикует две фундаментальных работы по анализу уравнений ОТО в престижнейшем журнале Zeitschrift für Physik.

1922: Эйнштейн пишет негативный отклик в журнал: решения Фридмана, дескать, математически ошибочны. А в скором времени…

1923: Друг Фридмана Юрий Крутков (1890-1952) встречает Эйнштейна в Лейдене, в доме своего (и Фридмана) учителя Пауля Эренфеста (1880-1933), и проводит с Эйнштейном 11 дней, убеждая его в правоте Фридмана. Убедил. Эйнштейн пишет опровержение на свой негативный отзыв: «В предыдущей заметке [1922] я критиковал работу Фридмана. Однако после получения письма от г-на Фридмана, которое мне передал господин Крутков, я пришёл к выводу, что моя критика была основана на ошибке. Результаты г-на Фридмана правильны и проливают новый свет на возможные решения космологической проблемы.»

1925: Фридман, 37 лет, умирает от тифа в Ленинграде.

1927: Бельгийский священник о. Жорж Леметр (1894-1966) повторяет результаты Фридмана по анализу ОТО для Вселенной, не зная о них. Он публикует работу в малоизвестном бельгийском журнале, на французском языке. Помимо повторения, он выдвигает идею связи красного смещения спектров галактик и расширения Вселенной. Теоретически открывает линейный закон разбегания галактик (“закон Хаббла-Леметра”), оценивает константу разбегания по имевшимся данным. В том же году Леметр встречается с Эйнштейном на Сольвеевском конгрессе, и получает отзыв: «Ваши расчёты верны, но с физической точки зрения это всё-таки abominable (отвратительно)».

1929: Эдвин Хаббл (1889-1953), США, проводит обширные измерения по связи красного смещения спектров галактик и расстояний до них, получая константу разбегания ~ на четверть меньше чем у Леметра и в 7 раз больше, чем современное значение. Ошибка была связана, как выяснялось с десятилетиями, с неверной калибровкой масштаба расстояний. Вследствие этой ошибки, возраст Вселенной был оценен в 1.5 — 2 млрд лет — в разы меньше, чем радиоактивная оценка возраста Земли по методу Резерфорда (5 млрд лет). Хаббл публикует статью в престижном американском журнале, имя Леметра никак не упоминается и не упоминалось им никогда. До конца жизни оставался крайне скептичен к теории разбегающейся Вселенной, его же данными подтверждавшейся. Леметр ссылался на работы Хаббла как на наиболее достоверные данные по разбеганию галактик.

1930: Артур Эддингтон (1882-1944, Англия) показывает математическую неустойчивость равновесия Эйнштейна. Расчет был достаточно элементарным (средней сложности задачка для студента-второкурсника НГУ :^), и Эддингтон не скрывает удивления: «It is remarkable that this [instability] has not been noticed before.» Результат знаменитого Эддингтона сразу становится общеизвестным, убивая наповал эйнштейновское равновесие.

1931: Эйнштейн публикует статью, где признает неустойчивость и предлагает вообще отказаться от давления вакуума (Лямбда-члена). Имя Эддингтона не упоминается. Стационарная теория Эйнштейна покидает сцену, идея динамической вселенной с сингулярностью (исходной точкой начала) становится всеобщей.

1933: Фриц Цвикки (1898-1974) замечает, что галактики вращаются гораздо быстрее, чем позволяет их видимое вещество, и вводит понятие темной материи. По его оценкам, темной материи должно быть много больше, чем обычной. Находка Цвикки, при всей своей радикальности, спокойно игнорируется сообществом, получая признание лишь к концу века, когда появилось много данных в эту сторону.

1948: Фред Хойл (1915-2001, Англия) предлагает альтернативную теорию стационарной Вселенной, где разрежение массы разбеганием компенсировалось гипотетической спонтанной подкачкой нового вещества из вакуума. Теория овладевает массами физиков, схватившихся за такую альтернативу началу мира. Хойл вбрасывает саркастический термин Big Bang для теорий с началом всего.

1948: Ральф Альфер и Роберт Херман публикуют теоретическую работу, где на основе модели расширяющейся Вселенной предсказывают наличие реликтового фона излучения с температурой порядка 5 градусов Кельвина. Идею нередко приписывают Георгию Гамову (ученику Фридмана), научному руководителю Альфера.

1965: Открытие теплового реликтового излучения инженерами Пензиасом и Вильсоном, просто изучавшими микроволновые шумы, и не сразу понявшими, что именно они нашли. Открытие, как выяснилось, подтверждало идеи Альфера и Хермана и косвенно Большой Взрыв. Это добило теорию Хойла, имевшую и иные нестыковки. Хлесткий термин Хойла “Big Bang” входит в мировую культуру, содействуя популяризации теории, с которой Хойл героически сражался всю жизнь.

1998: Открывается ускоренность расширения Вселенной. Отброшенный было Эйнштейном Лямбда-член (давление вакуума) возвращается, чтобы согласовать теорию с этим наблюдением.

2000: Из данных измерений выясняется, что Вселенная — плоская (геометрическая кривизна нулевая), с высокой точностью. Отсюда следует, что “в самом начале” (на планковских временах) она была плоской с точностью типа 10^(-62). Эта точность есть одна из самых сильных тонких настроек на жизнь. Будь оно чуть хуже — необходимые для жизни микроэлементы наработаны бы не были.

2003: Устанавливается отношение темной материи к обычной материи примерно 5:1.

2025, 2026: Телескоп Джеймса Уэбба обнаруживает целый набор фактов, не укладывающихся в сложившиеся представления о Большом Взрыве. Что с этим делать — пока неясно; дискуссии идут.

May 2, 2026