Космические сыщики Горькавый Николай

Сказка о весёлом физике Гамове и о холодном дыхании горячей Вселенной

На следующий день Никки продолжила свои истории:

– Эта история началась в Одессе под артиллерийскую канонаду.

– Сегодня ты не пойдешь в школу – опять стреляют. Как бы десант не высадили… – озабоченно сказал отец сыну.

Георгий Гамов, родившийся в Одессе в 1904 в семье учителя гимназии, выросший во время Первой мировой войны и российской революции, впоследствии вспоминал: «Моё обучение носило спорадический характер, поскольку занятия часто отменялись, когда Одессу обстреливали вражеские корабли или когда греческие, французские, английские экспедиционные войска шли в штыковые атаки по главным улицам города на белые, красные и даже зелёные русские военные силы или когда русские войска различных мастей сражались между собой…»

Георгий увлекался физикой, астрономией и биологией; закончил школу в 1921 году. Одесский университет в те неспокойные годы не мог похвастать высоким уровнем обучения. Гамов решил поступать в Петроградский университет, где, как он слышал, возрождалась физика после застоя в революционные годы. Его отец продал фамильное серебро, чтобы дать сыну деньги на дорогу.

Худой, длинный – ростом выше двух метров – и никогда не унывающий, как истинный одессит, Гамов добрался до хмурого Петрограда и в 1926 году закончил физико-математический факультет университета. Юноша проявил себя талантливым теоретиком, и его приняли в аспирантуру, а в 1928 году отправили на полугодовую стажировку в Германию к Максу Борну. За эти шесть месяцев Гамов сделал своё первое серьёзное открытие, построив на квантовом принципе неопределённости теорию альфа-распада атомных ядер.

– Ничего не поняла! – воскликнула Галатея.

Никки объяснила:

– Атомные ядра состоят из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Протоны отталкиваются друг от друга из-за одинакового электрического заряда, поэтому вроде бы ядро должно распадаться. Но этому препятствуют мощные ядерные силы, которые притягивают ядерные частицы друг к другу. Фактически вокруг ядра атома построена стена, которая не даёт его обитателям «разбежаться». Тем не менее экспериментаторы установили, что тяжёлые атомные ядра могут претерпевать альфа-распад, то есть выпускать альфа-частицу, состоящую из двух протонов и двух нейтронов и являющуюся ядром атома гелия. Теоретики не могли понять, как альфа-частица преодолевает барьер из притягивающих ядерных сил, пробивают эту, на первый взгляд, непреодолимую стену.

– Это так же странно, как если бы спутник на поверхности Земли преодолел земное тяготение и вышел в космос без ракеты-носителя! – сказал Андрей и вопросительно посмотрел на Никки.

– Очень точное сравнение. Для решения проблемы альфа-распада Гамов учёл недавнюю работу де Бройля, согласно которой каждая частица является волной. Он показал: так как альфа-частица одновременно является и волной де Бройля, то она может оказаться снаружи потенциального барьера.

– То есть волна де Бройля может перехлестывать через стену? – уточнил Андрей.

– Верно. Эта работа принесла Гамову известность. Возвращаясь из успешной стажировки в Ленинград, Гамов на один день заехал в Копенгаген – повидаться с легендарным Нильсом Бором. После разговора с молодым учёным Бор предложил ему стипендию на годичное пребывание в своём институте. В результате Гамов пробыл в Европе до весны 1931 года, посетив Лейден, Кембридж и познакомившись со многими выдающимися учёными.

В Советский Союз Гамов вернулся в сиянии славы: о нём писали советские газеты, ему посвящали стихи. В марте 1932 года учёный, которому на тот момент исполнилось всего 28 лет, был избран членом-корреспондентом АН СССР. Он навсегда остался в истории самым молодым членом Академии наук.

Гамов стал инициатором создания первого в стране циклотрона – ускорителя элементарных частиц.

В 1931 году он женился на Любе Вохминцевой, выпускнице физмата МГУ.

Одновременно Гамова перестали пускать за границу: европейцы пригласили его на международную конференцию в Рим, но советские власти не разрешили ему выезд.

Уже привыкшему к европейской вольности учёному запрет категорически не понравился, и он стал искать возможность нелегального выезда вместе с женой. Перебрав разные варианты, летом 1932 года супруги Гамовы решили переплыть на лёгкой байдарке Чёрное море – из Крыма в Турцию. Однако сильные волны и встречный ветер помешали этому отчаянно смелому мероприятию. Через два дня шторм пригнал байдарку с измученными путешественниками к крымскому берегу возле Балаклавской бухты.

В 1933 году знаменитые учёные Нильс Бор и Поль Ланжевен пригласили Гамова стать делегатом от СССР на Сольвеевском конгрессе, ему чудом удалось выехать за границу вместе с женой – и он больше не вернулся в Советский Союз, за что в 1938 году был исключён из членов Академии наук. Есть мнение, что именно невозвращение Гамова стало причиной запрета на выезд за границу другим советским учёным, включая Петра Капицу, который в это время работал в Англии под руководством Резерфорда: Капица 13 лет жил в Кембридже вместе с женой Анной и двумя сыновьями, в 1934-м на какое-то время вернулся в СССР, и назад его не отпустили.

Впоследствии Пётр Капица стал основателем Института физических проблем и Московского физико-технического института (МФТИ) – одного из сильнейших университетов мира. В 1937 году он открыл явление сверхтекучести гелия, за что в 1978 году получил Нобелевскую премию по физике. Его сын Сергей тоже стал физиком и профессором МФТИ, а кроме того, в течение 39 лет был телеведущим великолепной научно-популярной программы «Очевидное – невероятное».

В 1934 году Гамов переехал в столицу США, где возглавил кафедру теоретической физики в Университете Джорджа Вашингтона. Там он подготовил ряд важных научных работ и совершил два дальновидных дела: в 1935 году взял на работу Эдварда Теллера, с которым познакомился в институте Бора, и организовал ежегодную конференцию по теоретической физике, на которую приглашали 20–30 известных физиков.

Выдающийся физик Эдвард Теллер, переехавший в Америку по приглашению Гамова и впоследствии сыгравший ключевую роль в создании атомной и термоядерной бомбы в США, так вспоминал свои годы в Вашингтоне: «Я ценил Гамова. Он генерировал по новой теории каждый день, что делало его подобием какой-то природной стихии. Но, если теория была бессмыслицей, как в большинстве случаев и оказывалось, можно было сказать об этом Гамову прямо, без околичностей. В отличие от многих гениев, Джо отбрасывал свои теории так же легко, как и создавал. В редких случаях, когда я не мог опровергнуть его идею, мы писали совместную статью. Обычно она была хорошей, потому что Гамов имел отличный вкус в выборе тем».

На конференции Гамова приезжали такие звёзды физики, как Бор, Ферми, Чандрасекар и Бете. В конференции 1938 года, посвящённой астрофизике и ядерным реакциям на Солнце, участвовали Критчфилд – студент Гамова – и уже видный физик Бете. Теллер вспоминал:

«В результате конференции Критчфилд сделал верное предположение о реакции между протонами как источнике солнечной энергии… Вскоре после конференции он (Ганс Бете) опубликовал важную работу по обсуждавшимся темам, описывающим роль, которую играет углерод в цикле звёздных термоядерных реакций. Эта работа сыграла существенную роль в Нобелевской премии Ганса».

Гамов был знаком с Эйнштейном. Он с юности интересовался общей теорией относительности и даже был учеником А. А. Фридмана до его трагической смерти. Беседы с Эйнштейном способствовали росту интереса Гамова к космологии. Его самым выдающимся научным достижением является горячая модель Вселенной, над которой он начал работать в 1946 году. В 1948 году Гамов ввел понятие Большого взрыва как начала расширения Вселенной в виде горячего облака «улема» – так учёный назвал гипотетическое протовещество из смеси нейтронов, протонов, электронов и квантов света. Он разработал реалистичную схему образования химических элементов во время Большого взрыва.

Гамов придерживался простой и элегантной схемы динамики Вселенной, включающей предыдущий цикл сжатия. В своей книге «Создание Вселенной» он писал:

«Мы можем задать себе два важных вопроса: почему наша Вселенная была в таком сильно сжатом состоянии и почему она стала расширяться? Простейший и математически наиболее корректный ответ состоит в том, что Большое сжатие, которое имело место в ранней истории нашей Вселенной, было результатом коллапса, который случился в ещё более раннюю эру, и что нынешнее расширение есть просто „упругий“ отскок, который начался, как только максимально возможная плотность была достигнута».

Концепция Вселенной, расширяющейся после сильного сжатия, безупречно красива, но механизм «упругого отскока» во времена Гамова был совершенно непонятен. Высказать соображение о таком отскоке до нахождения его реального механизма мог лишь такой смелый человек, каким был Гамов.

Роль яркой личности Гамова в космологии лучше всего характеризует знаменитый физик, нобелевский лауреат Альвен, известный противник теории Большого взрыва. С заметной досадой он отметил в своей книге «Космическая плазма»: «Эта „космология большого взрыва“ стала к настоящему времени общепринятой в основном благодаря энергичному характеру самого Гамова».

Некоторые учёные отвергали идею взрывного образования Вселенной, считая, что наблюдательный факт расширения Вселенной вовсе не означает того, что Вселенная раньше была маленьким и плотным объектом, впоследствии взорвавшимся. В том же 1948 году американские учёные Бонди и Голд выдвинули космологическую теорию, которая предполагала стационарное расширение Вселенной при постоянном равномерном возникновении материи без каких-либо взрывов (причина такого творения материи не указывалась).

Активным соавтором и пропагандистом этой теории был англичанин Фред Хойл, написавший в 1950 году, что наблюдаемое расширение Вселенной можно обеспечить, предполагая постоянное создание каким-то образом одного атома водорода в год в объеме «небоскрёба средних размеров». Интересно, что именно Хойлу принадлежит честь введения термина «Большой взрыв», хотя он использовал его с иронией и в отрицательном смысле: «Эта идея большого взрыва выглядит для меня неприемлемой…»

Теория Бонди-Голда потеряла своих сторонников после накопления новых наблюдательных данных, свидетельствовавших в пользу взрывного образования Вселенной, а броский термин «Большой взрыв» потерял ироничный оттенок.

Развивая теорию Большого взрыва, в 1948 году Гамов вместе со своим студентом Альфером и молодым учёным Херманом предсказал существование теплового излучения, оставшегося после остывания молодой и горячей Вселенной.

– А почему оно должно существовать? – спросила недоверчивая Галатея.

– Взрыв, породивший Вселенную, сопровождался вспышкой мощного электромагнитного излучения самых коротких длин волн. Это было очень горячее облако излучения – или облако излучения очень горячего тела – самой Вселенной. По мере своего расширения это облако остывало, а Вселенная превращалась в практически пустое тёмное место с островами из звёзд. Спустя миллиарды лет после Большого взрыва его тепловое эхо очень сильно остыло, и его стали называть «реликтовым», то есть «оставшимся от прошлых времён». Согласно оценкам Гамова, Альфера и Хермана, оно должно быть аналогично излучению чёрного тела с температурой всего в несколько градусов Кельвина.

Галатея задала уточняющий вопрос:

– То есть сейчас Вселенная светится как лампочка Планка, но очень холодная?

– Да. В 1950 году в популярной статье в «Физика сегодня» («Physics Today») Гамов назвал цифру в 3 градуса Кельвина, сделав тем самым необычайно точное предсказание.

Известный физик Стивен Вайнберг написал в своей знаменитой книге «Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной»: «Гамов, Альфер и Херман заслуживают колоссального уважения, помимо всего прочего, за то, что они серьёзно захотели воспринять раннюю Вселенную и исследовали то, что должны сказать известные физические законы о первых трёх минутах».

Джон Мазер, нобелевский лауреат 2006 года, получивший премию за исследования реликтового излучения, подробно обсуждает труды группы Гамова в книге «Самый первый свет», написанной вместе с Бослоу.

Во-первых, он отмечает его популярные книги:

«В 40-х годах Гамов, живя в Соединенных Штатах, стал хорошо известным за его популярные книги по физике и астрономии, такие как „Мистер Томпкинс в Стране Чудес“, „Раз, два, три… бесконечность“ – книги, которые вдохновили многих юных, включая меня, стать астрономами и физиками».

Во-вторых, он говорит о том, что Гамов, Альфер и Херман были реальными кандидатами на Нобелевскую премию за предсказание реликтового излучения и оценку его температуры, и детально обсуждает, почему этого не произошло.

Никки отметила:

– Я специально изучала историю открытия реликтовых излучений, потому что меня очень интересует реликтовое гравитационное излучение, таящее немало загадок. Жаль, что группа Гамова не получила заслуженного признания за вклад в изучение древнейшего света Вселенной. Одной из причин этого была репутация Гамова, неутомимого шутника и любителя розыгрышей, далеко не всегда безобидных. Так, написав со своим студентом Альфером статью, он ради шутки вставил соавтором и физика Бете, чтобы первые буквы фамилий дали последовательность первых букв греческого алфавита: Альфер, Бете, Гамов. Более того, он уговаривал Хермана сменить фамилию на Дельтер и стать четвертым в статье, но тот почему-то наотрез отказался…

Когда Гамова избрали членом Американской академии наук, он прислал в журнал академии научную статью по биологии, соавтором которой указал мистера Томпкинса – юмористического персонажа своих научно-популярных книг. Академия под благовидным предлогом отклонила статью – кстати весьма интересную, вполне нобелевского уровня. Тогда Гамов убрал из соавторов вымышленного Томпкинса и опубликовал статью в докладах Датской академии наук, членом которой он тоже являлся.

В этой статье учёный обнародовал ещё одно яркое открытие: идею генетического кода, выдвинутую им в 1954 году. В то время было известно, что белки состоят из двадцати типов аминокислотных остатков, последовательность которых в длинной белковой цепи определяется ДНК или молекулой дезоксирибонуклеиновой кислоты – носителем генетической информации, тоже представляющей длинную цепь, но лишь из четырёх типов нуклеотидных остатков. Гамов предположил, что клетка использует генетический код, переводящий четырёхбуквенный текст ДНК в двадцатибуквенный текст белка. Согласно его гипотезе, этот код должен быть триплетным – набор из трёх разных соседних нуклеотидов на цепи ДНК определит какую-то аминокислоту белка.

– Караул! – закричала Галатея. – Я тону в нуклеотидах и аминокислотах!

Вмешалась биолог Дзинтара:

– Сейчас объясню. Все живые организмы сконструированы из множества белков различной структуры и назначения. Но все белки состоят из 20 типов аминокислотных остатков.

– Аналогия: толстые книги написаны при использовании всего тридцати трёх букв! – Андрей захотел помочь сестре в понимании генетики.

– Верно. В 1953 году Уотсон и Крик показали, что наследственная информация содержится в ДНК – молекуле, которая, несмотря на свою колоссальную длину, состоит всего из четырёх типов кирпичиков-нуклеотидов.

– Это была зашифрованная книга, в которой использовали всего четыре буквы! – снова помог Андрей.

– Гамов быстро понял, что должен существовать некий код, способ задания 20-ти аминокислотных остатков с помощью 4-х нуклеотидов.

– Он понял, что нужен словарик для перевода слов с одного, четырёхбуквенного, языка на другой, двадцатибуквенный!

– Не совсем. Мне нравится твоя книжная аналогия, но во времена Гамова никто не мог прочесть эти генетические книги, и вопрос о переводе ещё не стоял. Пока сопоставлялись два алфавита. Представим, что нам в руки попали две шифрованные книги, написанные с помощью разного алфавита, и мы знаем, что из четырёхбуквенного текста как-то можно получить двадцатибуквенный. Но как именно? Если бы один аминокислотный остаток в белке соответствовал одному типу нуклеотида в ДНК, тогда ДНК со своей четвёркой нуклеотидов могла бы программировать всего четыре аминокислотных остатка, а не два десятка. Если предположить, что каждый аминокислотный остаток кодируется парой из двух нуклеотидов, то получилось бы 16 возможных вариантов. Гамов предположил, что каждый аминокислотный остаток определяется триплетом из трёх нуклеотидов. Значит, получаем 64 комбинации нуклеотидных троек – их с лихвой хватит на 20 аминокислотных остатков. Таким образом, Гамов предложил «словарик» для перевода букв одного неизвестного языка в буквы другого неизвестного языка. Четвёрку нуклеотидов ДНК обозначают буквами А, Г, Ц, Т. Тройке нуклеотидов ЦАГ соответствует аминокислота глутамин, а триплету ААГ – аминокислота лизин. Именно так четырёхбуквенная ДНК программирует размещение двадцати аминокислот в белковой цепи.

– Сейчас понятно! – кивнула Галатея матери.

Никки продолжила:

– Важной макромолекулой – посредником между ДНК и белками является РНК, или рибонуклеиновая кислота. Гамов создал полушутливый «РНК-клуб» из двадцати (по числу известных тогда аминокислот) видных биологов и физиков, которые работали в генетике. Отличительным признаком члена РНК-клуба был специально изготовленный галстук с рисунком РНК и булавкой. Впоследствии гипотеза Гамова подтвердилась – в октябре 1968 года учёные Холли, Корана и Ниренберг получили Нобелевскую премию за установление генетического кода.

– То есть они установили, каким комбинациям из трёх нуклеотидов соответствуют двадцать аминокислотных остатков? – спросил Андрей.

– Верно. К сожалению, Гамов умер в августе 1968 года, за два месяца до присуждения Нобелевской премии за расшифровку кода. Один из открывателей спиральной структуры ДНК, нобелевский лауреат Дж. Уотсон, написал в 2001 году книгу о событиях тех лет под названием «Гены, девушки и Гамов. После двойной спирали». В ней он отметил роль Гамова в расшифровке механизма наследственности и привёл фотокопии писем учёного, написанные Крику и ему самому в 1960-х годах.

Известный астрофизик Иосиф Шкловский заявил:

«Я считаю Г. А. Гамова одним из крупнейших русских физиков XX века. В конце концов, от учёного остаются только конкретные результаты его труда. Применяя футбольную аналогию, имеют реальное значение не изящные финты и дриблинг, а забитые голы. В этом сказывается жестокость науки. Гамов обессмертил своё имя тремя выдающимися „голами“: 1) Теория альфа-распада, более обще – „подбарьерных процессов“ (1928 г.), 2) Теория „горячей Вселенной“ и как следствие её – предсказание реликтового излучения (1948 г.), обнаружение которого в 1965 году ознаменовало собой новый этап в космологии, и 3) Открытие феномена генетического кода (1953 г.) – фундамента современной биологии».

Гамов не получил Нобелевскую премию ни за одно из своих великих открытий, и многие учёные считают это несправедливым.

В перечень «нобелевских» достижений Гамова можно добавить и гипотезу о том, что Большой взрыв – результат предыдущего Большого коллапса, а нынешнее расширение Вселенной является своеобразным упругим отскоком после достижения максимального сжатия.

Эта гипотеза не получила достаточного теоретического и наблюдательного подтверждения, но, возможно, именно в этом направлении будет разгадана главная тайна образования нашего мира.

Гамов доказал, что астрофизики могут определить не только химический состав звёзд, но и химический состав самой Вселенной, а также заглянуть в первые минуты существования нашего мира. Никто раньше так смело не брался за решение этих сложных вопросов.

Если не считать премию Калинги за популяризацию науки, выдающийся учёный Гамов не получил никаких премий и наград за свои научные работы. Но о ком ещё писали книги нобелевские лауреаты?

Людмила Карачкина, астроном Крымской астрофизической обсерватории и знаменитый открыватель астероидов, назвала в честь учёного астероид номер 8816 (Гамов), который она обнаружила 17 декабря 1984 года.

Это название было официально принято Международным астрономическим союзом. Обоснование было следующее: «Назван в память об учёном Георгии Гамове (1904–1968). Его главные научные достижения включают создание теории альфа– и бета-распада и теорию взрывающейся Вселенной. Гамов был также первым в расшифровке генетического кода. Он работал в институтах по всему миру: в Одессе, Ленинграде, Геттингене, Копенгагене, Кембридже и в США. С помощью своих популярных лекций, статей и книг он способствовал подъёму общественного интереса к науке. В 1956 году он получил от ЮНЕСКО премию Калинги за популяризацию науки. Имя было предложено С. П. Капицей и поддержано открывателем».

Людмила Карачкина уточнила впоследствии, что предложение назвать астероид в честь Гамова было выдвинуто всей семьёй Сергея Капицы, включая Анну Алексеевну, супругу Петра Леонидовича Капицы.

Гамов стал легендой. Писатель Александр Иличевский, выпускник Московского физико-технического института, вспоминает на станицах журнала «Новый мир»:

«В юности для нас, студентов МФТИ, фигура Гамова была овеяна ореолом дерзновенной смелости: как и положено для того, кто рискнул жизнью не столько ради свободы, сколько ради добычи заветного руна. Мы знали, что Ландау сидел в тюрьме и из лап Берии его вытаскивал Капица. Мы знали, что Сахаров штудировал монографию Гейтлера на нарах в теплушке, по дороге в эвакуацию. Но прорыв Гамова на байдарке с любимой девушкой за горизонт, а потом и в будущее науки – был вне конкуренции. И остаётся таковым и сейчас».

Георгий Антонович Гамов (1904–1968) – выдающийся физик-теоретик, работавший в России, Европе и США. Стал самым молодым в истории членом-корреспондентом АН СССР и России: избран в Академию наук в возрасте 28 лет. Автор ярких работ в области квантовой теории, космологии и биологии. Известный популяризатор науки.

Эдвард Теллер (1908–2003) – знаменитый американский физик венгерского происхождения. Один из создателей ядерного оружия в США.

Ганс Бете (1906–2005) – известный американский физик германского происхождения. Лауреат Нобелевской премии по физике (1967) за работы по термоядерным реакциям на звёздах.

Поль Ланжевен (1872–1946) – выдающийся французский физик, ученик Пьера Кюри.

Энрико Ферми (1901–1954) – выдающийся итальянский физик, один из создателей первого атомного реактора в США. Лауреат Нобелевской премии по физике (1938).

Субраманьян Чандрасекар (1910–1995) – известный американский астрофизик и физик-теоретик тамильского происхождения. Лауреат Нобелевской премии по физике (1983).

Ханнес Альвен (1908–1995) – известный шведский физик и астрофизик. Лауреат Нобелевской премии (1970) за работы в области магнитогидродинамики.

Александр Александрович Фридман (1888–1925) – выдающийся физик, основатель современной космологии. Решил уравнение Эйнштейна и показал, что наша Вселенная не стационарна и расширяется.

Герман Бонди (1919–2005) – известный американский астроном, соавтор теории стационарной Вселенной, согласно которой Вселенная расширяется без начального взрыва, а вещество в ней всё время рождается по неизвестной пока причине.

Томас Голд (1920–2004) – известный американский астроном, соавтор теории стационарной Вселенной.

Фред Хойл (1915–2001) – известный британский физик-теоретик, автор нескольких научно-фантастических романов. Автор термина «Большой взрыв» и соавтор теории стационарной Вселенной, которой в середине XX века придерживалась половина космологов.

Ральф Альфер (1921–2007) – известный американский физик-теоретик, ученик Гамова. Соавтор предсказания реликтового излучения и его температуры.

Роберт Херман (1914–1997) – известный американский физик-теоретик. Соавтор Гамова и Альфера по статьям, предсказывающим существование реликтового излучения с температурой в несколько градусов Кельвина.

Стивен Вайнберг (р. 1933) – известный американский физик-теоретик. Лауреат Нобелевской премии по физике (1979), вместе с Шелдоном Ли Глэшоу и Абдусом Саламом.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – макромолекулы, обеспечивающие хранение, передачу и реализацию генетической информации в живых организмах.

РНК (рибонуклеиновая кислота) – макромолекулы, которые участвуют в кодировании генетической информации и программировании синтеза белков и являются посредниками в передаче информации от ДНК к белкам.

Джеймс Уотсон (р. 1928) – знаменитый биолог, вместе с Фрэнсисом Криком (1916–2004) соавтор открытия в 1953 году структуры ДНК и лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1962).

Пётр Леонидович Капица (1894–1984) – знаменитый учёный, работавший в России и Англии. Лауреат Нобелевской премии по физике (1978).

Сергей Петрович Капица (1928–2012) – известный советский физик, профессор МФТИ, ведущий знаменитой научно-популярной телепередачи «Очевидное – невероятное». Лауреат Государственной премии СССР (1980). Сын П. Л. Капицы.

Роберт Холли (1922–1993) – известный американский биохимик. Вместе с Харом Корана и Маршаллом Ниренбергом лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1968) «за расшифровку генетического кода».

Хар Корана (1922–2011) – известный американский и индийский биолог. Вместе с Робертом Холли и Маршаллом Ниренбергом лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1968) «за расшифровку генетического кода».

Маршалл Ниренберг (1927–2010) – известный американский биохимик и генетик. Вместе с Харом Корана и Робертом Холли лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1968) «за расшифровку генетического кода».

Людмила Георгиевна Карачкина (р. 1948) – известный крымский астроном, открыватель 130 новых астероидов. Назвала три астероида в честь Георгия Гамова, Петра Капицы и Сергея Капицы.

Сказка о телефонистах Пензиасе и Вильсоне, расслышавших шёпот космоса

– Как хорошо, что вы долго у нас гостите! – воскликнула Галатея сразу после ужина.

– Намёк поняла, – кивнула Никки. – Завтра я уезжаю, но сегодня успею рассказать об очень интересном событии в истории науки. И начну свою историю с вокзала.

Когда группа детей отправляется в заграничное путешествие, то обычно на перроне царят весёлый шум, напутствия от многочисленных взволнованных родителей и общая атмосфера ветра странствий. Однако в этот раз на железнодорожном вокзале собрались дети без сопровождающих взрослых. У каждого в руках был чемоданчик с вещами и одной фотографией, а в кармане – скромная сумма денег в десять немецких марок. Ни игрушек, ни книжек, ни родителей. Запрещено!

Среди детей и подростков стоял шестилетний мальчик, который без мамы и папы чувствовал себя совершенно потерянным. Его звали Арно, и он не понимал, почему в такую дальнюю поездку на поезде – а потом ещё на пароходе! – он должен ехать один, среди незнакомых детей, растерянных не меньше его.

Дело в том, что в 1933 году – год рождения Арно – к власти в Германии пришли нацисты, которые не отличались человеколюбием, – и особенно они не любили евреев. Мальчик Арно, родившийся в еврейской семье в немецком городе Мюнхене, рос – и с ним с каждым годом рос антисемитизм нацистов. Когда мальчику исполнилось два года, его вместе с другими евреями лишили права на гражданство Германии. Мальчику исполнилось пять лет, когда ночь с 9 на 10 ноября 1938 года стала «Хрустальной ночью» – в Германии начались еврейские погромы, после чего на следующий день городские тротуары были усыпаны осколками стекла от разбитых витрин магазинов.

В эти трагические дни и началась уникальная международная операция по спасению еврейских детей из Германии, Австрии, Польши и Чехословакии. Была создана «Организация детей-беженцев», которая добилась от Великобритании разрешения на пересечение британской границы детьми без виз и родителей. Нацисты согласились выпустить детей из Германии, но запретили использовать немецкие порты. Поэтому дети выезжали поездами в нейтральную Голландию, а затем на паромах отправлялись в Англию. Нацисты составили список немногочисленных вещей, которые могли взять с собой маленькие беженцы, и, кроме того, запретили родителям провожать их на вокзальных перронах.

Первый пароход с детьми-беженцами прибыл в английский порт Харвич 2 декабря 1938 года. За девять месяцев, оставшихся до начала Второй мировой войны (1 сентября 1939 года), в Британию было вывезено около 10 000 детей. Именно таким ребенком-беженцем был Арно Пензиас, которого в шестилетнем возрасте вывезли из Германии в рамках операции «Киндертранспорт» («Детский транспорт»).

Обычно спасённые дети попадали в новые семьи, к опекунам. Немногие смогли увидеть своих родителей после войны, потому что огромное количество еврейских семей в Европе было уничтожено нацистами, озверевшими в ходе катастрофической для них войны. Арно повезло – его разлука с мамой и папой оказалась недолгой: спустя несколько недель после отъезда мальчика в Британию родители сумели сами бежать из Германии, и семья воссоединилась. Надо ли объяснять, какой радостной была эта встреча, особенно на фоне трагических событий тех лет.

Арно с родителями поселился в США, где вырос и закончил Колумбийский университет. В 1961 году, за год до защиты диссертации, молодой человек стал работать научным сотрудником в лаборатории компании «Белл» (Bell Telephone Laboratories). В те годы компания «Белл» специализировалась в области телефонной и радиосвязи, активно работала с NASA над проектом «Эхо» – запуском в космос двух спутников, которые представляли собой надутые шары из металлизированной плёнки: один – диаметром в 30,5 метров, другой – в 41 метр. Эти огромные шары использовались для космической связи как пассивные отражатели радиоволн. Передающая станция с Земли посылала в направлении спутника-баллона радиоволну; она отражалась от него и улавливалась чувствительной приёмной антенной, сделанной в виде огромного рупора и установленной в другой точке Земли. Хотя возможность передачи радиосигнала этим способом была подтверждена, более перспективными оказались активные спутники-ретрансляторы, которые улавливали сигнал с Земли, значительно его усиливали и снова отправляли вниз. Спутник-ретранслятор «Телстар» был создан в лаборатории «Белл». Для приёма сигнала с него использовалась антенна-рупор, напоминавшая лежащий на земле огромный рог. После успешного завершения экспериментов с «Телстаром» антенна больше не использовалась.

Пензиас предложил руководству лаборатории «Белл» модифицировать антенну для радиоастрономических наблюдений. Руководство согласилось.

Весной 1963 года к Пензиасу присоединился американский физик Роберт Вильсон, выходец из Техаса.

Вместе они стали превращать антенну-рупор в сверхчувствительный инструмент для радиоастрономических наблюдений.

С самого начала Пензиас и Вильсон знали, что в антенне есть заметный дефект – она «шумела», то есть ловила непонятный радиошум. Инженеры, которые прежде работали на ней и регистрировали сигналы спутников, пытались избавиться от помех, но у них ничего не получалось.

Пензиасу и Вильсону тоже мешал этот постоянный шум в антенне, не связанный с каким-либо известным фактором. Сначала они рассмотрели все возможные причины шума – например, воздействие радиоизлучения огромного города Нью-Йорка, расположенного неподалёку. Однако все известные источники радиошума располагались в определённых направлениях, а таинственный шум шёл отовсюду.

За 1964 год учёные безуспешно испробовали самые разные варианты избавления от шума, включая очистку антенны от голубиного помёта, который авторы научной статьи деликатно назвали «белым диэлектрическим веществом», а также изгнание самих голубей.

Ничего не помогало! Антенна упорно регистрировала шум, который соответствовал радиоизлучению чёрного тела с температурой в 3,5 градуса Кельвина.

– Что это значит? – спросила Галатея.

– Как мы уже узнали из другой сказки, Планк вывел универсальную формулу излучения тела в зависимости от его температуры. Во-первых, эта формула задавала вид спектра тела – то есть зависимость интенсивности его свечения от длины волны. Планковский спектр описывался плавной кривой с одним «горбом», или максимумом, на определённой длине волны. Во-вторых, из этой формулы следовало, что при нагреве тела интенсивность свечения росла и одновременно максимум спектра смещался в сторону коротких волн. Умеренно нагретый кусок металла или холодная звезда слабо светятся красным, нагретые сильнее – жёлтым, а самые горячие звёзды оказываются самыми яркими и голубыми. Верно и обратное: если тело остужать, его спектр смещается в длинные волны: сначала до инфракрасного излучения, а потом до радиодиапазона. Радиоизлучение с температурой в 3,5 градуса по Кельвину означает, что такие радиоволны может излучать тело, имеющее температуру минус 270 градусов по Цельсию.

– Это температура ужасного мороза! – удивилась Галатея.

– Верно. Пензиас и Вильсон получили странный результат – их антенна шумела так, словно Вселенная была заполнена очень холодным веществом. Ещё страннее то, что интенсивность этого излучения не зависела от направления. Все известные обычные радиоисточники были локальными: отворачивая от них антенну, можно убрать и сигнал. Но странный шум шёл отовсюду, из любой точки на небе.

В начале 1965 года Пензиас узнал от знакомого физика, что в Принстонском университете, который находился всего в полусотне километров от их радиоантенны, группа знаменитого учёного Дикке работает над поиском остаточного излучения от взорвавшейся Вселенной – и они могут знать, что происходит с антенной-рупором, с которой возились Пензиас и Вильсон.

Пензиас набрался смелости и позвонил Дикке.

Роберт Дикке был известным профессором легендарного Принстонского университета. Кроме Гамова, другие учёные тоже приходили к мысли об осциллирующей Вселенной. Идею об её расширении как о фазе, следующей за предшествовавшим сжатием, разрабатывал и Роберт Дикке. Он отмечал: «…я боюсь говорить о „рождении“ Вселенной, ибо полагаю, что Вселенная не была „рождена“, а скорее эволюционировала из прежней коллапсированной фазы… Можно полагать, что во время коллапса Вселенной энергия электромагнитного поля и нейтринного излучения чрезвычайно возрастает аналогично излучению при… сжатии, пока, наконец, не достигается тепловое равновесие при температуре свыше десяти миллиардов градусов Кельвина. Неизвестным в настоящее время образом этот коллапс может быть обратим, т. е. Вселенная расширяется от этого очень горячего состояния».

Дикке понимал, что излучение горячей вначале Вселенной может до сих пор существовать в космосе. Летом 1964 года он пришёл к выводу, что это остаточное излучение можно зарегистрировать приборами.

Советские астрофизики А. П. Дорошкевич и И. Д. Новиков в этом же 1964 году рассчитали, насколько интенсивность гипотетического реликтового излучения должна превышать в сантиметровом диапазоне интенсивность излучения обычных радиоисточников. Этот расчёт показал возможность экспериментального обнаружения реликтового излучения.

Роберт Дикке привлёк своих сотрудников к проекту. Джим Пибблс занялся теоретическими расчётами интенсивности излучения. Питер Ролл и Дэвид Вилкинсон стали готовить эксперимент для обнаружения этого первичного космологического излучения.

В начале 1965 года Пибблс оценил, что температура остаточного излучения Вселенной не может быть больше 10 градусов Кельвина. Он послал эти результаты в научный журнал и включил их в свой доклад в Лаборатории прикладной физики в Мериленде. Слухи о планируемом эксперименте начали распространяться и достигли Пензиаса с Вильсоном. Когда Пензиас позвонил Дикке, тот обедал с Пибблсом, Роллом и Вилкинсоном. Дикке поднял трубку, и молодой человек, представившись, стал рассказывать о странном шуме, который они с другом регистрировали в своей антенне. Профессор задал несколько вопросов и назначил встречу. Положив трубку, он повернулся к коллегам и сказал полушутливо:

– Ребята, нас опередили!

Через несколько дней, в конце марта 1965 года, Дикке, Ролл и Вилкинсон приехали к Пензиасу и Вильсону. Пензиас рассказал об их с Вильсоном результатах, а потом гости осмотрели антенну. Пензиас вспоминал, что учёные из Принстона сначала решили, что приехали к паре «телефонистов», но, когда Дикке узнал, что измеренная температура радиошума равна 3 градусам Кельвина, он повернулся к своей команде и сказал: «Они получили то, что надо!»

Учёные из лаборатории «Белл» и астрономы из Принстона сумели договориться, и в американском журнале «Письма в астрофизический журнал» было опубликовано сразу две работы. Одна, статья Пензиаса и Вильсона, рассказывала об открытии постоянного радиошума в космосе, а другая – Дикке, Пибблса, Ролла и Вилкинсона – излагала теоретическую интерпретацию реликтового шума как холодного эха древнего горячего взрыва, а также сообщала о готовящемся эксперименте в группе Дикке. Пятистраничную статью группы Дикке в журнале почему-то разместили первой, а после неё поставили одностраничную заметку Пензиаса и Вильсона. Однако Нобелевский комитет расставил эти работы в ином порядке.

История с открытием остаточного излучения получила драматическое продолжение. Ранняя статья Пибблса была отвергнута журналом на основании того, что 90 % результатов были получены ранее – в группе Гамова, Альфера и Хермана. Рецензенты даже прислали Пибблсу список работ этой группы.

Тем не менее в статье Дикке-Пибблса-Ролла-Вилкинсона, которая была написана позже и опубликована вместе с заметкой Пензиаса и Вильсона, работы группы Гамова упоминались одной строкой как пример исследований в области нуклеосинтеза – без пояснений, что именно эта группа ещё 17 лет назад получила правильные теоретические оценки реликтового излучения. Впоследствии Пибблс клялся, что ни он, ни Дикке не знали работ группы Гамова.

Зная, что рецензенты заранее указали Пибблсу на работы гамовской группы, Альфер сказал: «Джим Пибблс знал о наших работах, если он не беспробудно туп!»

Никки нахмурилась:

– Учёные, которые сознательно не ссылаются на работы предшественников, подобны торгашам, которые изо всех сил стараются продать свой несвежий товар. Любой учёный должен заботиться о безошибочности обзора работ предшественников так же, как о безошибочности своих математических вычислений. Пожалуй, сделать математическую ошибку предпочтительнее, чем не сослаться на коллегу, который сделал что-то раньше тебя или которому твоя работа чем-то обязана.

Десяток статей, опубликованных в 1948 году Гамовым, Альфером и Херманом, а также диссертацию Альфера, защищенную тогда же, сейчас тщательно изучают историки науки и учёные. Ведь с них началась современная космология горячей расширяющейся Вселенной, которая победила две другие теории: модель стационарной Вселенной Бонди-Голда-Хойла и модель холодной Вселенной советского физика Якова Борисовича Зельдовича.

Одним из самых старательных исследователей работ группы Гамова стал Джим Пибблс, который до глубокой старости публиковал науковедческие материалы о легендарных статьях 1948 года.

В 1978 году Пензиас и Вильсон поделили половину Нобелевской премии по физике за случайное открытие реликтового излучения. Из теоретиков, предсказавших холодное эхо горячей Вселенной, премию никто не получил.

Никки добавила:

– Я не согласна с тем, что Пензиас и Вильсон сделали открытие случайно. Если учёные сконструировали очень чувствительную астрономическую радиоантенну, то совершенно закономерно, что их ждут «случайные» открытия!

Другую половину Нобелевской премии по физике за 1978 год получил советский учёный Пётр Капица – за работы в области низких температур и открытие сверхтекучести гелия.

Перед поездкой в Стокгольм за премией Пензиас пригласил к себе домой Альфера – чтобы тот помог ему с нобелевской речью. Альфер с горечью вспоминал, что Пензиас воспринимал его и Хермана как часть научного фольклора и не отдавал должного их вкладу в проблему реликтового излучения. После этого визита расстроенный Альфер слёг с сердечным приступом.

История открытия реликтового излучения полна упущенными возможностями.

В 1941 году канадский астроном Эндрю Мак-Келлар заметил, что межзвёздные линии молекулы CN (циана) возбуждены, будто космос имеет температуру 2,3 градуса Кельвина. Но правильная интерпретация его наблюдений была дана гораздо позже, после открытия Пензиаса-Вильсона.

Сам Дикке, работая в 1946 году в Массачусетском технологическом институте, зарегистрировал радиоизлучение из космоса с температурой меньше 20 градусов, но не придал ему особого значения. Он полагал, что на существующем оборудовании нельзя поймать сигнал из прошлого Вселенной. Выдающийся астроном Джон Мазер, специалист в области регистрации реликтового излучения, писал: «Я не согласен. Хотя такое измерение было трудно сделать с технологиями 1940-х и 1950-х годов, но это было возможно. Группа Дикке уже пыталась сделать это в военных 1940-х годах, но без сильной мотивации они сдались. Все необходимые части были доступны. Просто никто не пробовал».

Интересно, что в 1955 году аспирант-астроном Тигран Шмаонов в Пулковской обсерватории измерил фон неба в длине волны 32 см. Вывод из этих измерений был таков: «Оказалось, что абсолютная величина эффективной температуры радиоизлучения фона… равна 4 + 3 К». Шмаонов отметил, что интенсивность излучения не зависит от направления на небе и со временем не меняется. Он опубликовал свою работу в неастрономическом журнале, и она не привлекла внимания.

– А если бы он опубликовал свою работу в астрономическом журнале, то получил бы Нобелевскую премию? – спросила Галатея.

– Возможно, но не обязательно. Шмаонов работал под руководством известных радиоастрономов Хайкина и Кайдановского, но они тоже не поняли значимость открытия своего аспиранта. Вот если бы это измерение было правильно интерпретировано – в свете уже опубликованных статей группы Гамова, то да – Нобелевская премия за открытие могла достаться совсем другим людям. Но лишь в 1965 году открытие реликтового излучения – следствия Большого взрыва – прозвучало, получило правильное истолкование и широкий отклик. После этого, революционного по значимости, открытия космология выдвинулась в число популярных направлений астрономии, а Большой взрыв перестал быть гипотетической концепцией и перешёл в ряд экспериментально подтверждённых фактов.

Астрофизик И. Шкловский вспоминает эти годы в книге «Эшелон»: «В январе 1967 года в Нью-Йорке собрался второй Техасский симпозиум по релятивистской астрофизике – пожалуй, наиболее бурно развивающейся области астрономии. За 4 года до этого были открыты квазары, и границы наблюдаемой Метагалактики невероятно расширились. Всего только немногим более года прошло после открытия фантастического реликтового излучения Вселенной, сразу же перенёсшего нас в ту отдалённую эпоху, когда ни звёзды, ни галактики в мире ещё не возникли, а была только огненно-горячая водородно-гелиевая плазма. Тогда расширяющаяся Вселенная имела размеры в тысячу раз меньшие, чем сейчас. Кроме того, она была в десятки тысяч раз моложе. Я очень гордился, что сразу же получивший повсеместное признание термин „реликтовое излучение“ был придуман мною. Трудно передать ту атмосферу подъёма и даже энтузиазма, в которой проходил Техасский симпозиум».

Помолчав, Никки отметила:

– История реликтовых излучений не закончилась на обнаружении древних радиоволн. Существует ещё одно эхо Большого взрыва – остаточное гравитационное излучение, которым многие учёные пренебрегают, но ряд специалистов, включая Джона Уилера, считает его важной частью нашей Вселенной. Реликтовое гравитационное излучение обещает немало новых сенсаций.

Арно Пензиас (р. 1933) – известный американский астроном. Вместе с Робертом Вильсоном лауреат Нобелевской премии по физике (1978) за открытие реликтового излучения.

Роберт Вильсон (р. 1936) – известный американский астроном. Вместе с Арно Пензиасом лауреат Нобелевской премии по физике (1978) за открытие реликтового излучения.

Метагалактика – часть расширяющейся Вселенной, принципиально доступная для наблюдений.

Андрей Георгиевич Дорошкевич – доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией ИКИ (Института космических исследований РАН).

Игорь Дмитриевич Новиков (р. 1935) – известный астрофизик-теоретик, соавтор Я. Б. Зельдовича. Член-корреспондент АН СССР.

Яков Борисович Зельдович (1914–1987) – знаменитый советский физик и астрофизик, один из создателей ядерного оружия. Академик АН СССР, трижды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии и четырёх Сталинских.

Роберт Дикке (1916–1997) – известный американский астроном, разработчик ряда важных астрономических приборов. Член Национальной академии наук США.

Джим Пибблс (р. 1935) – известный канадско-американский космолог, профессор Принстонского университета.

Дэвид Вилкинсон (1935–2002) – американский астроном, известный своими работами в области космических телескопов и космологии. В его честь назван спутник WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).

Эндрю Мак-Келлар (1910–1960) – известный канадский астроном, член Королевского общества и президент Канадского астрономического общества.

Семён Эммануилович Хайкин (1901–1968) – известный советский физик и радиоастроном, доктор физико-математических наук, профессор.

Наум Львович Кайдановский (1907–2010) – известный советский радиоастроном, доктор физико-математических наук, разработчик антенн для радиотелескопов.

Джон Уилер (1911–2008) – выдающийся американский теоретик, автор работ в области квантовой теории и теории относительности. Ввел в обращение термин «чёрная дыра». Вместе с Чарльзом Мизнером (р. 1932) и Кипом Торном (р. 1940) написал знаменитый учебник «Гравитация» (1977).

Джон Мазер (р. 1946) – выдающийся астроном-наблюдатель, создатель крупнейшего космического телескопа Уэбба. Лауреат Нобелевской премии по физике (2006).

Сказка о Джоне Мазере, который измерил сияние самого чёрного в мире тела

Дзинтара вошла в комнату и сказала детям:

– Сегодняшнюю историю расскажет вам сам автор, которого вы уже знаете.

– Знаем! – воскликнула Галатея, приветствуя вошедшего человека.

Рассказчик поудобнее устроился на мягком диване, а Дзинтара поставила перед ним на столик большую кружку с душистым чаем.

– Я хочу рассказать вам об астрономе, который является для меня символом учёного. Его зовут Джон Мазер, он опытный наблюдатель и талантливый конструктор космических телескопов. Двадцать с лишним лет назад я был молодым учёным, работал в отдалённой Крымской обсерватории и не был знаком с Джоном. Но однажды со мной связался его сотрудник, который был моим соавтором по паре статей, и рассказал об одной сложной проблеме, с которой столкнулась группа Мазера при проектировании нового космического телескопа. Речь шла о зодиакальном свете – светлой полосе вдоль плоскости Солнечной системы. Это свечение вызвано рассеянием солнечных лучей на межпланетных частицах, его изучал ещё Иммануил Кант. Оно мешает астрономам исследовать как реликтовое излучение, так и излучение нашей Галактики.

Зодиакальное свечение было измерено спутником COBE, который вращался вокруг Земли, но какой эта засветка будет в поясе астероидов, где, по одному из вариантов, мог быть размещён новый телескоп? Ответа на этот вопрос никто не знал, поэтому стали искать теоретика, готового взяться за моделирование зодиакального света в разных точках Солнечной системы. Для этого надо было определить происхождение зодиакального света, что само по себе является интереснейшей задачей. Я взялся за эту задачу – и Джон Мазер стал моим научным руководителем. После продолжительных математических и компьютерных расчётов трёхмерная модель распределения межпланетной пыли была создана и карты зодиакального света в разных точках Солнечной системы были рассчитаны и опубликованы. Это стало началом моего длительного знакомства с Джоном Мазером – и я до сих пор с восхищением наблюдаю за этим учёным.

Меня всегда интересовало, как современные подростки влюбляются в науку, космос? Как увлекаются разгадыванием тайн природы? Детство Джона Мазера даёт ответ на эти вопросы. Он вырос на тихой ферме-лаборатории в штате Нью-Джерси, где его отец-генетик, выходец из Южной Африки, занимался выведением пород коров с хорошим удоем. Мать Джона была учительницей начальных классов.

Мазер пишет в своей книге: «Насколько я себя помню, всегда думал, что наука – самое интересное в мире занятие. Мои родители решили, что я стану учёным, когда в возрасте трёх лет я открутил в доме дверные ручки. Когда мне было пять, отец садился возле моей кровати и объяснял, что живые организмы сконструированы из мельчайших клеток с ядрами и хромосомами, которые загадочным образом контролируют нашу наследственность и таким образом – наше будущее».

– Значит, всё дело в дверных ручках! – воскликнула, улыбаясь, Галатея.

Гость кивнул:

– Не забудем и про научные истории на ночь! Так что у родителей, которые хотят видеть своих детей учёными, есть два способа достичь желаемого: первый – разрешить откручивать в доме всё, что прикручено, и второй – читать на ночь эти научные сказки. Они для того и написаны.

Гость усмехнулся, отпил чаю и продолжил:

– Конечно, в детстве Джона были и научно-популярные книги, и походы в научные музеи, и конструирование первого телескопа из старых военных линз. В результате, он твёрдо решил стать физиком либо астрономом. Джон закончил школу с отличными оценками, имея в своём активе победы на математических и физических олимпиадах. Но родители мудро говорили ему:

– Ты пока – большая рыба в маленьком пруду. Мир огромен, и добиться успеха в нём гораздо сложнее.

Джон четыре года проучился в колледже, расположенном недалеко от родительского дома.

– Значит, он не сразу решился на дальнее плавание, – сказал Андрей.

– Зато после колледжа Джон смело отправился на другой конец Америки – в Калифорнийский университет в Беркли. Там он вошёл в группу известного физика Чарльза Таунса, которая работала над актуальной темой – изучением реликтового излучения, открытого тремя годами ранее. Джон занялся созданием прибора для регистрации этого древнего эха Большого взрыва.

Вертолёт забрасывал на самый верх калифорнийской горы Джона и сконструированный им прибор; на этой вершине, продуваемой всеми ветрами, молодой учёный и делал свои измерения. Со временем он стал проводить эксперименты на стратосферных воздушных шарах, к которым прикреплялась разработанная им аппаратура.

В 1968 году лабораторию в Беркли посетила комиссия из NASA – молодой организации, образованной всего за 10 лет до этого. На семинаре Джон Мазер доложил результаты наблюдений реликтового излучения, полученные с помощью стратосферных воздушных шаров. И произошёл диалог, который во многом повлиял на судьбу Джона. Один из членов комиссии спросил:

– А можно провести измерения реликтового излучения с помощью космического спутника?

– Этому ничто не мешает, – ответил Джон Мазер.

– Тогда почему это не было сделано и почему вы этим не занимаетесь? – напористо спросил член комиссии.

– Кто – я? – растерялся Джон.

Молодой учёный защитил свою диссертацию и получил работу в Нью-Йорке в лаборатории NASA. И он запомнил этот разговор на семинаре.

В июле 1974 года NASA объявила конкурс новых космических проектов: собирали предложения по проведению экспериментов с помощью небольшого спутника и с использованием ракеты-носителя средней мощности «Дельта».

Джон, которому на тот момент было всего 28 лет, сформировал команду учёных и подготовил проект измерения реликтового излучения с помощью прибора, который был в тысячи раз чувствительнее его инструмента на воздушных шарах. Его проект победил 120 других предложений конкурирующих научных групп.

Проект стал развиваться в Центре космических полётов имени Годдарда (NASA), расположенном в штате Мэриленд, куда переехал Джон. Проект был долгим и непростым. Сначала прибор хотели присоединить к спутнику «ИРАС», но не получилось – на этом спутнике было слишком мало места. Тогда группа стала разрабатывать собственный спутник. Он получился довольно тяжёлым – и был запланирован к запуску на космическом челноке в 1988 году. Однако катастрофа космического шаттла «Челленджер» в 1986 году сорвала эти планы. Спутник был переориентирован на более легкую ракету «Дельта», но для этого аппаратуру пришлось перепроектировать, уменьшив её вес в два раза. Спутник назвали COBE (Cosmic Background Explorer Satellite). Имя группа выбирала долго – ведь при продвижении проекта играет роль даже звучность и меткость его названия.

Прошло 15 лет после начала проекта, и спутник наконец запустили. На нём было установлено три прибора. Джон Мазер стал руководителем прибора FIRAS (Far Infrared Absolute Spectrophotometer), которому предстояло измерить чернотельность излучения Большого взрыва.

– То есть насколько излучение Большого взрыва соответствует кривой Планка? – прищурился Андрей.

– Верно, – слегка растерянно сказал гость и внимательно посмотрел на сообразительного мальчика.

– В вашей же книжке есть история про Планка и его кривую. Про Большой взрыв тоже, – пояснил тот.

– Да, конечно… – всё ещё удивлённо протянул гость, снова взглянул на мальчика и только после этого продолжил:

– В чернотельности, или черноте, Вселенной была масса сомнений: если длинные – в несколько сантиметров и десятков сантиметров – волны неплохо укладывались в планковскую кривую излучения чёрного тела, то в области коротких – субмиллиметровых, то есть в доли миллиметра – волн, где кривая Планка должна загибаться вниз после максимума, царил сумбур. Запущенный суборбитальной ракетой в 1968 году сенсор сообщил о 50-кратном превышении измеренного субмиллиметрового излучения над теоретическим чернотельным. Это стало одной из причин создания проекта COBE. Даже перед самым стартом спутника, в 1987 году, появилась наблюдательная работа, где говорилось о значительном превышении субмиллиметрового излучения над чернотельным спектром. Если эти наблюдения отклонения свечения Вселенной от кривой Планка были верны, теория Большого взрыва оказывалась под вопросом или требовала существенных изменений.

Спутник COBE стартовал 18 ноября 1989 года на ракете «Дельта». Теоретиков Альфера и Хермана пригласили на запуск спутника, который должен был точно измерить излучение, предсказанное ими пятьдесят лет назад. Они с радостью приехали и участвовали в пресс-конференции вместе с членами группы COBE, рассказывали о своей работе полувековой давности. Всего в проекте участвовало свыше полутора тысяч учёных, инженеров и техников. Каждый космический проект выгоден втройне: он даёт важные научные результаты, позволяет развить новейшие технологии и готовит огромное число квалифицированных специалистов. Спутниковый проект заканчивается, а его научные результаты живут: технологические решения и классные специалисты переходят в другие научные и промышленные проекты, вызывая расширяющиеся круги положительного воздействия.