Первая глава летописи вселенной

ТОЧНЫ ЛИ ЗВЕЗДНЫЕ ЧАСЫ?

Как еще можно определить возраст Земли?

Если предположить, что наша планета появилась не раньше, чем Солнце, то за ответом следует обратиться к светилу. Судя по скорости выгорания солнечной массы, возраст его очень почтенен: десятки миллиардов лет. Подсчеты времени горения Солнца начинаются с того момента, когда оно целиком состояло из водорода (одно из допущений). Но ведь водород в таком количестве не появился вдруг, из ничего. На его создание могло уйти куда больше времени, чем на сгорание. Наконец, и синтез водорода, и его горение могли на некотором этапе проходить одновременно. Так самые точные астрономические расчеты попадают в кабальную зависимость от очень неточных предпосылок.

Знаменитый английский астроном Джемс Джине полвека назад подсчитывал теоретически устойчивые орбиты двойных звезд и сопоставлял полученные результаты с наблюдениями. Оказалось, что гравитационное взаимодействие двойных звезд в ряде случаев должно было проявляться тысячи миллиардов лет.

Сходные цифры получались при расчетах гравитационного взаимодействия звездных скоплений, из-за которого более тяжелые звезды движутся правильным строем в толчее более легких звезд; по словам Джинса, подобно стае лебедей, летящих сквозь сбившиеся толпы грачей и скворцов.

Еще один способ небесной хронологии: при достаточно долгом гравитационном взаимодействии звезды обмениваются энергией до установления полного равновесия, подобно молекулам газа, находящимся в замкнутом объеме. В результате энергия движения звезд должна быть примерно одинаковой вне зависимости от их масс. Как показывают наблюдения и расчеты, это состояние приблизительно достигнуто для звезд почти всех спектральных классов. Исключение — только самые массивные светила, у которых средняя энергия движения несколько пониже (это может свидетельствовать об их относительной молодости). И вновь, произведя сложные вычисления, Джине получил цифры порядка нескольких тысяч миллиардолетий, необходимых для установления подобного «звездного равновесия».

Наконец, известный астроном Эддингтон рассчитал время «сгорания звезд». Он исходил из того, что масса звезды приблизительно (за редким исключением) пропорциональна ее светимости. Предполагается, что звезды проходят сходные этапы развития. Тогда для наиболее древних, учитывая скорость их «старения-сгорания», получаются вновь многие тысячи миллиардов лет. Скажем, у Солнца, по Джинсу, вдвое большая масса была 5,7-10 лет назад, а за гранью 7,7-10 лет она получается слишком большой, так что этот срок можно считать для него предельным. Анализируя зависимость между массами звезд и их светимостью, Эддингтон подсчитал возраст звезд и получил цифры, достигающие десятков миллиардов лет.

Д. Джине на основе тех же фактов пришел к заключению, что возраст звезд — в сотни раз больше.

Как утверждают многие современные астрофизики, мы живем в эволюционирующей и притом расширяющейся Вселенной. Красное смещение спектральных линий света, приходящего к нам от далеких галактик, считается следствием доплер-эффекта, связанного с тем, что эти галактики удаляются от нас. Господствует мнение о том, что возраст нашей доступной научным наблюдениям Вселенной… точную цифру назвать трудно: за последние годы она менялась в сторону увеличения по мере того, как обнаруживались все более и более «старые» объекты (например квазары). Правда, изменения были в принципе несущественными: от 10 до 20 млрд. лет.

Учтем, что такие определения ведутся по звездам, занимающим ничтожную долю объема Вселенной. Данные о возрасте звезд совершенно не обязательно свидетельствуют о возрасте других объектов. Тем более — самой Вселенной.

Логически все как будто верно. Световой сигнал от удаляющегося объекта испытывает красное смещение спектральных линий пропорционально скорости движения. И наблюдаемое красное смещение спектров звезд также пропорционально меняется в зависимости от расстояния до объекта. Следовательно, чем дальше от нас объект, тем быстрее он движется (от нас, естественно).

Столь простой вывод вызвал в свое время волну скептицизма. Не споря о самом факте красного смещения, объяснить его пробовали по-разному. Не могут ли световые «пакеты» — фотоны, странствуя в межзвездном пространстве миллионы лет, испытывать изменения («стареть»), что и отражает их «покраснение»? И тогда красное смещение указывает на возраст фотонов, а не звезд или тем более Вселенной. Эту гипотезу оспорили: старение фотонов должно было бы сопровождаться «размыванием» изображений звезд и т. д. Проблема окончательно не решена. Однако вряд ли можно говорить, что обычное объяснение красного смещения Доплер-эффектом стало более сомнительным.

Другую гипотезу высказывал английский астроном Э. Милн. По его мнению, «старели» не фотоны, а звездная материя. Когда звезды излучали свет, который мы сейчас принимаем, тогда — миллиарды лет назад — они были иными. Мы как бы читаем письма от адресатов, сильно изменившихся, пока шло письмо. Подобные доводы кажутся вполне резонными. Но принять их не менее трудно, чем опровергнуть.

В ПОИСКАХ УТРАЧЕННОГО ВРЕМЕНИ

Сравнительно недавно в межзвездной Переде были изучены спектры молекул, состоящих из водорода, углерода, кислорода, азота (водяной пар, окись углерода, аммиак, синильная кислота). Есть даже семиатомные молекулы! Эти сообщения стали поступать еще несколько десятилетий назад. Однако мало кто принимал их тогда всерьез: слишком невероятным представлялась возможность встречи в сверхразряженной космической среде двух атомов или тем более трех, четырех, пяти! Если образование в космосе молекул принять за своеобразные «молекулярные часы», то показывают они совсем не то время, что часы световые.

«При концентрации 100 атомов в 1 кубическом сантиметре каждый атом испытывает столкновение примерно раз в сто лет, — пишет астрохимик В. С. Стрельницкий. — Но нужно иметь в виду, что для образования большинства молекул необходимо одновременное столкновение трех частиц: третья частица берет на себя избыток энергии столкновения и тем самым дает возможность двум другим частицам слиться в молекулу, а не разлететься, как после столкновения упругих шариков. Такие тройные соударения при малых концентрациях случаются крайне редко: при концентрации 100 атомов в 1 кубическом сантиметре — раз в 10–20 лет, что в 10¹⁰ (десять миллиардов! — Р. Б.) раз превосходит принимаемый сейчас возраст Галактики! Можно понять пессимизм астрономов, не веривших в существование межзвездных молекул…»

Какие непомерные цифры возраста Вселенной должны давать межзвездные молекулы, составленные из семи атомов! Как не вспомнить грандиознейшие космические циклы древнеиндийской космогонии, длящиеся десятки, сотни, миллиарды миллиардов лет.

Недавно открытые эффекты «молекулярного туннелирования» позволяют надеяться, что образование сложных молекул в межзвездной среде в результате квантовых процессов может происходить гораздо интенсивнее, чем предполагалось. Однако даже если скорости химических реакций в космосе в миллиарды раз превышают те, о которых писал В. С. Стрельницкий, время Вселенной оказывается очень и очень значительным. Возможно, большинство видимых нами звезд живут не дольше 10¹⁰ лет (некоторые квазары старше; более древними могут оказаться и неяркие космические тела). А возраст межзвездной среды — еще в миллионы раз больше.

О возрасте Вселенной и вовсе нельзя ничего сказать определенно, так как нет соответствующих космических часов. Вдобавок можно предположить еще один вариант объяснения эффекта красного смещения спектров звезд. Скорость света зависит от среды, в которой он распространяется. Для космических объектов имеется в виду скорость света в вакууме. И почему-то не уточняется, что речь идет о современном вакууме. Какая гарантия того, что миллиард лет назад свойства космоса были точно такие, как ныне?