Основанием этой теории служит предполагаемое разбегание всех галактик друг от друга, то есть расширение Вселенной. Известно, что излучение от удаляющегося источника любых волн воспринимается с меньшей частотой (и большей длиной волны), чем собственная частота удаляющегося источника. Это явление называется эффектом Допплера, оно рассматривается в школьном учебнике и должно быть знакомо учащимся. Наглядной иллюстрацией эффекта Допплера служит наблюдение за кругами на воде, расходящимися от пловца. Перед пловцом волны как бы сплюснуты, а позади него значительно шире, чем если бы он колебал воду, находясь на одном месте (рис. 3).

Собственная частота излучения звезд определяется по их спектрам. Каждый элемент, например водород или гелий, обладает определенным набором собственных частот излучения. Оказывается, что спектры удаленных звезд воспроизводят почти в точности спектры известных на земле элементов, но с небольшим смещением всех линий спектра в сторону увеличения длины волны – в красную сторону спектра. Это явление в астрономии названо «красным смещением» и трактуется как следствие разбегания всех астрономических объектов и эффекта Допплера.

В учебнике астрономии приводится простой способ определения скорости удаления излучающего объекта по величине «красного смещения», если последнее действительно обусловлено эффектом Допплера. Таким образом можно экспериментально определить скорости «разбегания» всех астрономических объектов.

Но что дает нам скорость удаления объекта от нас? Используя простейшие приемы сложения векторов, легко показать, что если две точки удаляются от третьей со скоростями, пропорциональными расстояниям до нее, то и друг от друга эти две точки удаляются со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними, причем с тем же коэффициентом пропорциональности (рис. 4). Исходя из того, что никакая звезда во Вселенной не должна обладать каким-то особым качеством, логично предположить, что все звезды и галактики удаляются друг от друга со скоростями, пропорциональными расстоянию между ними, и таким образом вся Вселенная расширяется.

Это предположение дается в школьном учебнике под названием закона Хаббла, который гласит, что скорость удаления галактики от нас пропорциональна расстоянию до нее.

Коэффициент этой пропорциональности приближенно оценили по наблюдениям за относительно близкими объектами, до которых можно определить расстояния геометрическими методами (по годичным параллаксам).

Приняв приближенно некое значение этого коэффициента и назвав его постоянной Хаббла, определили по «закону Хаббла» расстояния до всех далеких астрономических объектов по величине «красного смещения» линий в их спектрах.

Следует особо внимательно остановиться на этом вычислении. Все миллионы и миллиарды световых лет, которыми измерены астрономические расстояния, а значит, и миллионы и миллиарды лет эволюции звездных объектов, найдены только по закону Хаббла со всеми его допущениями, и не поддаются экспериментальной проверке другими методами. Пытаться определить расстояние до далеких звезд геометрическим наблюдением равносильно тому, чтобы найти расстояние до маячащей на горизонте башни, посмотрев на нее сначала правым, а потом левым глазом. Следовательно, если предположения о «красном смещении» окажутся неверными, теорию «большого взрыва» и расширяющейся Вселенной придется пересмотреть, равно как и значения возрастов астрономических объектов в миллиарды лет.

Повторим еще раз использованные, но недоказанные предположения для закона Хаббла:

– «красное смещение» в спектрах далеких галактик обусловлено исключительно только допплеровским эффектом;

– расстояния до галактик пропорциональны скоростям разбегания.

Что касается второго предположения, то непонятно, какие силы против общей гравитации Вселенной обеспечивают ускоренное разбегание галактик. Это не может быть ни одно из известных в природе взаимодействий: ни гравитационное (которое должно препятствовать разбеганию), ни электромагнитное, ни внутриядерное, ни «слабое».

Кроме того, в школьном учебнике признается, что видимая часть Вселенной имеет ячеистую структуру, скопления галактик чередуются с огромными пустыми пространствами. Однако вместе с тем предполагается, что в целом Вселенная однородна и изотропна, подобно куску камня пемзы, который в целом однороден, несмотря на многие поры и пустоты. Вряд ли даже такая структура могла быть результатом взрыва, но оказывается, что, как было обнаружено в 1989 году, видимая Вселенная существенно неоднородна и неизотропна. Была открыта целая «стена» из групп галактик, простирающаяся над севером от горизонта до горизонта и содержащая основную массу вещества Метагалактики. Такое неравномерное строение Вселенной никак не может быть результатом «большого взрыва».

Еще одна трудность теории разбегающейся Вселенной состоит в том, что большинство видимых галактик имеет четко выраженную спиральную структуру и осевое вращение вокруг центра. Самопроизвольное возникновение такого «закрученного» состояния галактик противоречит закону сохранения момента импульса. Мы не говорим о том, что такую упорядоченную структуру, как спиральная вращающаяся галактика, взрыв может не создать, а только разрушить.

Одним из последствий «большого взрыва» полагали наличие «реликтового» излучения, которое и было обнаружено. Энергия его столь мала, что соответствует температуре около 3°К. Последние исследования с помощью космического телескопа имени Хаббла показали, что фоновое излучение неравномерно настолько, что не может считаться эхом взрыва. Впрочем, какое-то фоновое излучение должно быть во Вселенной по той причине, что все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, должны что-то излучать. Чем ближе Вселенная продвигается к своей тепловой смерти, тем большим должно быть это низкотемпературное излучение. При этом его неравномерность должна соответствовать неравномерности распределения вещества во Вселенной.