Выбрать главу

Почти по същото време двама американски физици от съседния университет в Принстън — Боб Дике и Джим Пийбълс — също се интересували от микровълните. Те работели по едно предположение на Джордж Гамов (бивш студент на Александър Фридман), според което ранната Вселена трябва да е била много гореща и плътна, нажежена до бяло. Според Дике и Пийбълс ние и сега би трябвало да виждаме светенето на ранната Вселена, защото светлината от твърде отдалечените й участъци едва сега стига до нас. Но разширението на Вселената означава тази светлина да е с такова голямо червено отместване, че сега да я възприемаме като микровълново излъчване. Дике и Пийбълс се готвели да потърсят такова излъчване, когато Пензиас и Уилсън чули за тяхната работа и разбрали, че вече са го открили. За откритието си Пензиас и Уилсън получиха Нобелова награда за 1978 г. (което беше малко тежичък удар за Дике и Пийбълс, да не говорим за Гамов!).

На пръв поглед доказателството, че Вселената изглежда еднаква накъдето и да погледнем, като че предполага мястото ни в нея да е малко по-специално. По-конкретно, ако наблюдаваме всички останали галактики да се разбягват от нас, би трябвало ние да сме в центъра на Вселената. Има обаче и друго обяснение: Вселената също изглежда една и съща във всички посоки и ако се гледа от друга галактика. Това, както видяхме, е второто предположение на Фридман. Доказателство в полза или против това предположение все още няма. Ние вярваме в него само от съображения за скромност: би било изключително странно Вселената да изглежда една и съща във всички посоки около нас, а да не е така и за други места от нея! В модела на Фридман всички галактики се отдалечават една от друга. Ситуацията напомня балон с множество нарисувани върху него петънца, който постоянно се надува. При разширението на балона разстоянието между всеки две петънца се увеличава, но не можем да кажем, че някое от петънцата е център на разширението. Нещо повече, колкото по-отдалечени са петънцата помежду си, толкова по-бързо ще се раздалечават. По същия начин в модела на Фридман скоростта, с която две галактики се раздалечават, е пропорционална на разстоянието между тях. Ето защо той предсказва червеното отместване на една галактика да е пропорционално на разстоянието й от нас — точно това, което установи Хъбъл. Независимо от успеха на модела си и от предсказването на наблюденията на Хъбъл трудът на Фридман остана в голяма степен неизвестен на Запад до откриването на подобни модели от американския физик Хауърд Робъртсън и английския математик Артър Уокър през 1935 г. в отговор на откритото от Хъбъл еднородно разширение на Вселената.

Макар че Фридман установи само един модел, съществуват три различни модела, които удовлетворяват двете фундаментални предположения на Фридман. В първия модел (установен от Фридман) Вселената се разширява достатъчно бавно, което позволява на гравитационното привличане между различните галактики да забави разширението и накрая да го спре. След това галактиките започват да се приближават една към друга и Вселената се свива. На фиг. 3.2 е показано как разстоянието между две съседни галактики се променя с времето. Започва от нула, увеличава се до един максимум и отново намалява до нула. При втория вид решение разширяването на Вселената е толкова бързо, че гравитационното привличане никога не може да го спре, макар че малко го забавя. На фиг. 3.3 е показано разстоянието между съседни галактики по този модел. То започва от нула и накрая галактиките се раздалечават с постоянна скорост. Има и трети вид решение, при което Вселената се разширява точно с такава скорост, която позволява да се избегне повторно свиване. При това раздалечаването, показано на фиг. 3.4, започва от нула и непрестанно расте. Скоростта на раздалечаване на галактиките обаче става все по-малка и по-малка, макар че никога не достига нула.

inv_fig32-33-34.png

Едно забележително свойство на първия Фридманов модел е това, че Вселената не е безкрайна в пространството, но самото пространство няма граници. Гравитацията е толкова силна, че пространството е огънато около себе си и става нещо като земната повърхност. Ако тръгнем в дадена посока по земната повърхност, никога не достигаме някаква непреодолима бариера, нито падаме от ръба, а пак се връщаме там, откъдето сме тръгнали. В първия Фридманов модел пространството е точно такова, но за разлика от земната повърхност е тримерно. Четвъртото измерение, времето, е също крайно, но е като права с две гранични точки — начало и край. По-късно ще видим, че когато обединим общата теория на относителността с принципа за неопределеността от квантовата механика, това ще ни позволи пространството и времето да са крайни, но без граници.