В то же время Гамовым овладела другая идея: если Большой Взрыв был так невообразимо горяч, то, возможно, часть его остаточно- го «жара» все еще циркулирует во Вселенной. Если так, то этот жар предоставил бы «ископаемую запись» о Большом Взрыве. Возможно, интенсивность Большого Взрыва была настолько невооб- разимой, что Вселенная до сих пор наполнена однородной туманнос- тью его излучения. В 1946 году Гамов предположил, что Большой Взрыв — это взрыв сверхгорячего ядра нейтронов. То было вполне разумное предполо- жение, поскольку о других субатомных частицах (помимо электрона, протона и нейтрона) известно было очень мало. Гамов понял, что если бы он смог оценить температуру нейтронного шара, то смог бы подсчитать количество и природу излучения, которое тот испускал. Через два года Гамов доказал, что излучение этого сверхгорячего ядра действовало бы как «излучение абсолютно черного тела». Это совершенно особый вид излучения, отдаваемого горячим объектом: свет, падающий на него, объект поглощает полностью, испуская из- лучение особым образом. Например, Солнце, расплавленная лава, горячие угли в огне и горячая глина в печи светятся желто-красным и испускают излучение «абсолютно черного тела». (Излучение аб- солютно черного тела было впервые открыто известным фабрикан- том фарфора Томасом Веджвудом в 1792 году. Он заметил, что при обжиге в печи свежеизготовленных изделий они меняют свой цвет от красного к желтому, затем к белому по мере того, как повышается температура.) Это важный момент, поскольку, зная цвет горячего объекта, при- мерно знаешь его температуру, и наоборот. Точная формула, связы- вающая температуру горячего объекта и испускаемого им излучения, была впервые получена Максом Планком в 1900 году, что привело к рождению квантовой теории. (Это, по сути, одна из теорий, при помощи которой ученые определяют температуру Солнца. Солнце излучает в основном желтый цвет, что соответствует температуре абсолютно черного тела в 6000°К. Таким образом, нам известна температура внешних слоев атмосферы Солнца. Подобным образом рассчитывалась температура поверхности красной звезды-гиганта
Бетельгейзе — 3000°К, — температура абсолютно черного тела, соответствующая красному излучению: такую температуру имеет раскаленный кусок угля.) В своей работе 1948 года Гамов впервые предположил, что излуче- ние Большого Взрыва может иметь характерную особенность — это излучение абсолютно черного тела. Важнейшей характерной особен- ностью излучения абсолютно черного тела является его температура. Теперь Гамову необходимо было вычислить температуру излучения абсолютно черного тела. Аспирант Гамова Ральф Альфер и другой ученик, Роберт Херман, попытались завершить расчеты Гамова, вычислив точную темпера- туру излучения. Гамов написал: «Экстраполируя от первых дней Вселенной до настоящего времени, мы обнаружили, что за про- шедшие эпохи Вселенная должна была охладиться до температуры 5 градусов выше абсолютного нуля». В 1948 году Альфер и Херман опубликовали работу, где были представлены аргументы в пользу того, что температура излучения, сохранившегося после Большого Взрыва, сегодня должна составлять 5 градусов выше абсолютного нуля (их оценка была поразительно близка к той цифре, которая известна нам сейчас — 2,7 градуса Кельвина). Они постулировали, что излучение, которое они опреде- лили как излучение микроволнового диапазона, должно до сих пор циркулировать по Вселенной, наполняя космос однородным «по- слесвечением». (Аргументация следующая. В течение многих лет после Большого Взрыва температура Вселенной была настолько высока, что всякий раз, когда образовывался атом, его снова разрывало на части; поэто- му образовалось множество свободных электронов, которые и могут рассеивать свет. Таким образом, Вселенная была темной, не прозрач- ной. Любой луч света, двигающийся в этой сверхгорячей Вселенной, поглощался, пройдя короткое расстояние, поэтому Вселенная вы- глядела облачной. Однако через 380 ООО лет температура упала до 3000 градусов. При более низкой температуре атомы уже, сталки- ваясь, больше не разрывались. В результате стало возможным фор- мирование устойчивых атомов, а лучи света смогли перемещаться в течение световых лет, не будучи поглощенными. Таким образом, впервые пустое пространство стало прозрачным. Излучение же,
которое больше не поглощалось сразу же, как только возникло, про- должает циркулировать во Вселенной и в наши дни.) Когда Альфер и Херман показали Гамову свои окончательные расчеты температуры Вселенной, их учитель был разочарован. Температуру настолько низкую измерить было чрезвычайно трудно. Гамову понадобился целый год, чтобы в конце концов согласиться с тем, что их расчеты верны. Но он отчаялся когда-либо измерить столь слабое поле излучения. Приборами 1940-х годов безнадежно было измерять слабое эхо Большого Взрыва. (В более поздних вы- числениях, отталкиваясь от неверного предположения, Гамов поднял температуру излучения до 50 градусов.) Они прочитали цикл лекций для популяризации своей теории. Но, к несчастью, их пророческие выводы были проигнорированы. Альфер писал: «Мы потратили уйму энергии на лекции о нашей ра- боте. Никто не клюнул; никто не сказал, что температура может быть измерена... И вот где-то в период с 1948 по 1955 год мы, наверное, сдались». Непоколебимый Гамов благодаря своим лекциям и книгам стал ве- дущей фигурой в области теории Большого Взрыва. Но он встретил достойного соперника — яростного противника его взглядов. Гамов был способен очаровать слушателей шутками и остротами, зато Фред Хойл мог потрясти слушателей ослепительным блеском своего крас- норечия и агрессивной дерзостью.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Микроволновое реликтовое излучение» з дисципліни «Загальна астрономія»
