Словом, вопрос о начале мира имел не только академический характер, тот или иной ответ на него едва ли не во все времена служил устоем веры или безверия.
Мысль о том, что мир имеет начало во времени, всегда была присуща человеку как, впрочем, и противостоящая ей идея безначальности: уже в первых вероучениях и философских системах можно найти как ту, так и другую. Но именно потому, что этот вопрос имел отнюдь не только академический характер, в разное время доминировать в сознании общества могло лишь что-то одно.
Уже XVIII век усилиями просветителей сделал многое для убиения веры, но если тогда еще нужна была специальная система доказательств того, что неверующий человек может-таки быть нравственным, то ХХ – это век едва ли не абсолютного торжества материализма. Материалистическая же мысль не может ужиться с верой в Бога; ею принимается, что окружающий нас мир вечен во времени и бесконечен в пространстве. Собственно, никаких фактов, которые могли бы подтвердить это, не было и нет, но не было и нет никаких фактов, которые могли бы подтвердить обратное, то есть то, что этот мир когда-то был сотворен из ничего. Вовсе не исключено, что таких фактов вообще не существует. Просто, в одном случае есть пламенная вера в Творца Вселенной, в другом – сильный заряд атеизма…
Впрочем, многое меняется и в духовном противостоянии.
Альберт Эйнштейн совершил революцию в сознании человека, показав, что такие незыблемые понятия, как масса, пространство, время, могут менять свою размерность. Но созданная им теория относительности открывала и другие возможности…
В 1922 году в берлинском физическом журнале появилась небольшая статья никому в то время неизвестного петроградского (город будет переименован в Ленинград еще не скоро) математика Александра Фридмана (1888 – 1925). Статья называлась «О кривизне пространства» и была посвящена анализу уравнений общей теории относительности.
Фридману удалось обнаружить совершенно неожиданный факт: оказалось, что эти уравнения имеют не только статические решения, но и такие, которым соответствуют нестационарные – расширяющиеся или сжимающиеся однородные изотропные модели Вселенной. Согласно выводам Фридмана, «непустая», то есть заполненная материей Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься, а кривизна пространства и плотность вещества при этом соответственно уменьшаться или увеличиваться.
Вообще говоря, задумываясь о первопричинах всего того, что существует рядом с ним, на земле, человек всегда обращался к мировому пространству, – к небу. Еще в еврейской Библии, где отразились древневосточные космогонические представления, небо представляет собой огромный, твердый куполообразный свод («твердь»), раскинувшийся над землей. Именно над этой твердью располагаются первобытные воды и находится обитель Бога, именно на этой тверди располагаются звезды и планеты, именно в пространстве между нею и землей движутся облака и птицы. Небо, как место пребывания Бога, именуется троном (престолом), дворцом или храмом, куда возносятся молитвы святых. В древних апокрифах, в частности, в славянской версии Книги Еноха, в Заветах двенадцати патриархов и Вознесении Исайи, говорится об иерархии «семи небес». Отголоски этих представлений о множественности «небес» можно обнаружить и в Новом Завете – в упоминании апостола Павла о «третьем небе» (2 Кор. 12, 2) и в таких выражениях, как «превыше всех небес» (Еф. 4, 10), «прошедшего небеса» (Евр. 4, 14) и «превознесенный выше небес» (Евр. 7, 26). В Новом Завете небо, как место пребывания Бога, получает еще более определенный смысл в связи с деяниями и жизнью Христа. Христос пришел на землю именно с небес и снова вознесся туда, чтобы сесть, как ему и подобает, «одесную» Бога Отца и приготовить место для святых. Именно оттуда Христос явится вновь, чтобы вершить последний Суд над живыми и мертвыми.
Стоит ли удивляться тому, что и в ХХ столетии за ответом человек обращался все туда же. И вот революционные сдвиги в человеческом сознании, которые, может быть, с наибольшей отчетливостью запечатлелись именно в работах Эйнштейна дали свои плоды и здесь.
В 1920-х годах американским астрономом Эдвином Хабблом (1889 – 1953) была обнаружена устойчивая, если не сказать жесткая, связь между расстоянием до окружающих нас галактик и скоростью их перемещения в пространстве. Хаббл работал в Маунт Вилсон (Калифорния, США) и занимался фотографированием спектров галактик. В его распоряжении находился телескоп диаметром 2, 5 м, который в то время был самым большим в мире. Им было обнаружено, что почти во всех изученных галактиках линии спектра находились не на своем месте. У многих они были смещены в сторону красного края спектра.
Собственно, красное смещение в спектрах галактик было обнаружено еще его соотечественником В. Слейфером (Ловелловская обсерватория, Флагстафф, шт. Аризона), именно он между 1914 и 1925 гг. проводил первые спектроскопические измерения лучевых скоростей внегалактических туманностей. В то время было еще неизвестно, что собой представляют странные туманные пятнышки, фиксируемые мощными телескопами, то ли действительно облака тумана, то ли скопления невообразимо далеких звезд. Не было уверенности и в том, насколько далеки эти с трудом различимые объекты, принадлежат ли они нашей Галактике или находятся за ее пределами.
Вопросом являлось также и то, движутся ли они по направлению к нам или от нас. Правда, предполагалось, что если в космосе нет никакого преимущественного направления, то примерно половина туманностей должна от нас удаляться, а другая – двигаться в нашу сторону. Однако в результате этих измерений было обнаружено, что почти во всех спектрах линии были смещены к красному концу, т е. имели большую длину волны (l), чем в лабораторных спектрах (l0). Это явление и было названо «красным смещением» Z = (l – l0)/l0. К началу двадцатых годов Слейфер измерил спектральный сдвиг и рассчитал скорости 41 туманности. Скорость удаления, исчисленная по величине красного смещения, распределялась в интервале от 300 до 1800 км/сек.
Известные законы физики (зависимость частоты звуковых и световых колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости движения наблюдателя и источника колебаний позволили легко и естественно увязать этот факт с движением галактик в мировом пространстве. При этом красное смещение свидетельствовало об их удалении от нас, синее – о сближении с нами.
Изменение воспринимаемой частоты колебаний, обусловленное движением источника или приемника волн либо и того и другого впервые было теоретически обосновано в 1842 г. К.Доплером (1803 – 1853) и, если так можно выразиться, «переоткрыто» в 1848 г. французским физиком А.И.Л.Физо)
Данный эффект особенно заметен в случае звуковых волн, примером чему может служить изменение воспринимаемой высоты тона гудка проходящего мимо поезда. За время t = t1 – t0 источник проходит расстояние vt. Если L – длина волны испускаемого звука, то число волн, укладывающихся в промежутке между источником и приемником, увеличивается на vt/L. Если частота звука fe, то за время t испускается fet волн. Но число frt волн, достигших приемника, меньше, чем испущено источником, на величину vt/L. Отсюда следует, что
fr = fe – v/L
Это соотношение справедливо и в том случае, когда приемник движется, а источник неподвижен. Если скорость v значительно меньше скорости звука c, то величину L можно заменить величиной c/fe, не совершив большой ошибки. Принимаемая частота оказывается ниже излучаемой, если источник и приемник удаляются друг от друга, и выше излучаемой, если они сближаются. Движение среды, в которой распространяются звуковые волны, например, ветер, дующий в направлении приемника или от него, также приводит к изменению регистрируемой приемником частоты.
Кстати, сам Доплер пытался связать открытый им эффект с окраской звезд. Звезды кажутся нам окрашенными только вследствие своего движения по отношению к нам. Быстро приближающиеся белые звезды посылают земному наблюдателю укороченные световые волны, которые вызывают зеленого, голубого или фиолетового цветов. Напротив, быстро удаляющиеся кажутся нам желтыми или красными. Однако идея эта была ошибочной. Во-первых, потому, что для подобных изменений цвета требовались неправдоподобно большие скорости. Во-вторых, по той причине, что изменяться должна длина всех волн, поэтому, несмотря на общий сдвиг всех частей спектра, глаз вообще не должен был бы заметить никакого изменения общей окраски. Ведь в этом случае либо инфракрасная часть спектра должна сдвигаться в красную, а фиолетовая в ультрафиолетовую, либо (при обратном движении) наоборот: ультрафиолетовая – в фиолетовую, а красная – в инфракрасную. Но как бы то ни было, именно этот эффект в конечном счете помог объяснить многое в устройстве и истории нашей Вселенной.