Эйнштейн считал, что ни с одним из таких сценариев согласиться нельзя. Но, что еще существеннее, они оба противоречили фактам. В начале XX века астрономы даже не подозревали, что Вселенная больше Млечного Пути, а в нашей родной галактике все казалось стабильным. Конечно, Земля вращается вокруг Солнца, планеты везде движутся сходным образом. Однако, насколько можно было судить, в общей космической схеме устройства мира все оставалось на своих местах: ничего не удалялось и не приближалось. Единое мнение физиков того времени, включая Эйнштейна, сводилось к тому, что космос статичен: он не имеет ни начала, ни конца.
Вместо того чтобы довериться собственной теории – и неважно, сколь странные выводы из нее следовали, – Эйнштейн согласился с общепринятым мнением и признал, что был не совсем прав. Ему было около сорока, середина жизни, не слишком мало, чтобы во второй раз переосмыслять свое представление о Вселенной, но и не слишком много, чтобы полагать, будто знаешь все лучше всех. В Германии Эйнштейн был известным, заслуженно уважаемым в научном сообществе профессором. Он любил комфорт, основательность и, хотя ему, возможно, не понравилось бы такое определение применительно к себе, был типичным представителем среднего класса. Упорное сражение с общей теорией относительности убедило его в могуществе математики, укрепило доверие к интуиции и мысленным экспериментам, но он по‐прежнему предпочитал опираться на наблюдения и факты. Казалось, что если полагаться на факты, то особого выбора у него и нет. Он должен навести порядок в своих уравнениях. Если этого не сделать, общая теория относительности будет оторванным от реальности недоразумением. Помогла искренняя вера Эйнштейна в однородность и изотропность Вселенной. Иными словами, уверенность в том, что Вселенная во всех направлениях одинакова, что Земля не занимает в ней какое‐то выделенное место. Эйнштейн был убежден, что Вселенная неизменна и бесконечна, несмотря на то, что его теория предсказывала другое.
В 1917 году Эйнштейн внес, по его словам, “небольшое изменение” [200] в уравнения поля: ввел в них “космологическую постоянную” (kosmologische Glied), которую обозначил греческой буквой лямбда – Λ. Космологическая постоянная была чем‐то вроде заплатки на уравнениях Эйнштейна, необходимой, чтобы и с точки зрения математики Вселенная была статической. Это выглядит как жульничество, и в какой‐то мере так оно и было, но результат оказался не столь уж плохим. Эйнштейн не просто добавил некое непонятное число, позволившее ему добиться желаемого. Оно, во‐первых, не влияло на хорошую работоспособность уравнений. И во‐вторых, что немаловажно, добавленное число уже присутствовало в первоначальном варианте теории, было готово к использованию. Тогда Эйнштейн предположил, что это число равно нулю и поэтому его можно опустить. Теперь же он посчитал, что это не так.
Космологическая постоянная уравновешивает гравитационное сжатие направленными наружу силами и стабилизирует Вселенную. Одним словом, она задает антигравитацию. Хотя Эйнштейн посчитал необходимым ввести космологическую постоянную, это его не радовало. В статье, где она появилась, сказано: “Чтобы описание было свободно от противоречий, пришлось, правда, ввести в уравнения гравитационного поля дополнительный член, не оправданный нашими фактическими знаниями о гравитации” [201]. Эйнштейн был явно расстроен.
С его точки зрения, этот дополнительный член нарушал элегантность выведенных уравнений. Он “оказывал разрушительное воздействие на формальную красоту” [202] общей теории относительности. Да, Эйнштейн добавил космологическую постоянную, но его больше заботило, что это чувствовалось. От нее попахивало чем‐то низкопробным, некачественным. И речь шла не только о работе самого Эйнштейна, но и о работе Бога. Эйнштейн верил, что Вселенная не потерпит топорности и сложности там, где уместна простота. Непреложные законы, лежащие в основании Вселенной, должны быть изящными. На лекции в 1933 году он сформулировал это так: “Природа является реализацией простейших допустимых математических концепций” [203]. И все же, хотя Эйнштейну никогда по‐настоящему не нравилась космологическая постоянная, он свыкся с ней достаточно быстро – в конце концов, она обеспечивала статичность Вселенной.
В следующие десять лет Эйнштейн стал самым известным ученым со времен Ньютона и получил Нобелевскую премию, и тем не менее правомерность введения космологической постоянной продолжала вызывать сомнения. Физики, занимавшиеся общей теорией относительности, пытались убедить Эйнштейна, что расширяющаяся Вселенная – это не просто одна из возможностей, а разумное, даже вполне вероятное следствие его теории. Эйнштейн отмахивался от них, как и от фактов, свидетельствовавших в их пользу.
В 1912 году, еще до того, как Эйнштейн закончил вывод уравнений поля, астроном Весто Слайфер, наблюдавший за очень далекими звездными системами, обнаружил, что они, похоже, удаляются от наблюдателя. У Слайфера была несовершенная аппаратура, и он не смог напрямую связать свой результат с расширением Вселенной. Однако в 1920‐х годах другие наблюдения подтвердили подозрения Слайфера. Из астрономической обсерватории Маунт-Вилсон, расположенной в горах Сан-Габриель вблизи Пасадены, где тогда размещался самый большой в мире телескоп, стали поступать потрясающие новости о внешних размерах наблюдаемой Вселенной. Эти данные были фрагментарными, однако же астрономы видели удаляющиеся от нас далекие звездные скопления.
Но тогда во всем мире не было более знаменитого ученого, чем Эйнштейн, а он потратил десять лет, отстаивая космологическую постоянную и статическую Вселенную. Только нечто совершенно неоспоримое могло заставить его изменить свое мнение. И этим “нечто” стала опубликованная в 1929 году статья директора обсерватории Маунт-Вилсон, выдающегося американского астронома Эдвина Хаббла, где тот представил убедительное свидетельство расширения Вселенной [204]. В 1924 году Хаббл открыл Андромеду – галактику вне Млечного Пути. Вскоре он обнаружил еще два десятка таких галактик, что полностью изменило представление астрономов о размерах и природе Вселенной. Наша галактика – не единственное скопление звезд, а скорее одна из многих разделенных огромными расстояниями тусклых туманностей, которые Кант называл “островными вселенными”.
Когда стало возможно изучать эти новые внегалактические звезды, Хаббл и его коллега Милтон Хьюмасон занялись измерением их красного смещения. Красное смещение света – это то же самое, что эффект Доплера для звука. При движении источника звука относительно приемника частота звуковой волны меняется. Если завывающая сирена скорой помощи или басовито гудящий товарный поезд двигаются по направлению к вам, звуковая волна сжимается, ее частота увеличивается – и вы слышите более пронзительный звук. Когда свисток поезда удаляется от вас, звуковая волна растягивается, частота становится меньше, а звук – менее пронзительным. Так же обстоит дело и со светом. Когда источник света, например звезда, движется по направлению к наблюдателю, световая волна сжимается,