Принцип, на котором основан этот метод, довольно прост. Известно, что свет образован фотонами и что тела выглядят тем более яркими, чем больше приходит к нам фотонов за один и тот же промежуток времени (например, за одну секунду). Если тело приближается к нам или если мы приближаемся к нему, то мы движемся навстречу фотонам, излучаемым этим телом, и в одну секунду нас достигает большее число фотонов, чем в том случае, когда мы оставались бы неподвижными по отношению к источнику света. Если, напротив, тело удаляется от нас, или мы сами удаляемся от него, то нас достигает за одну секунду меньшее количество фотонов, а если тело удаляется от нас со скоростью света, то к нам не придет ни один фотон. Точно так же путник, наблюдая проходящую колонну демонстрантов, сможет увидеть за одно и то же время меньше или больше людей в зависимости от того, идет ли он сам в том же направлении, в котором движется демонстрация (конечно, более медленно, поскольку в ином случае сравнение не имеет смысла), остается на месте или идет в противоположном направлении.

Отсюда следует, что если спиральные туманности действительно удаляются от нас, то их свет должен быть не только более красным, но также и менее интенсивным. Из двух одинаковых галактик, расположенных на одном и том же расстоянии от нас, та галактика, расстояние до которой остается неизменным, будет казаться более яркой, чем та, которая удаляется. Следовательно, если гипотеза о разбегании галактик соответствует действительности, то число очень ярких на вид галактик должно уменьшаться с расстоянием быстрее, чем в случае ошибочности этой гипотезы; наоборот, число галактик, становящихся невидимыми, должно расти (само собой разумеется, при условии, что в наблюдаемой части пространства распределение туманностей по их собственной яркости в среднем равномерно). Таким образом, должен был бы иметь место дополнительный эффект уменьшения плотности распределения видимых галактик с расстоянием. К несчастью, другие причины, связанные с покраснением света и действующие независимо от того, расширяется или не расширяется вселенная, приводят к эффектам уменьшения плотности видимого распределения того же самого порядка, и это затрудняет измерения.

Первые результаты, полученные этим методом в 1936 г. Хабблом, привели к противоречию с релятивистской теорией расширения вселенной. Само собой разумеется, эти результаты, поскольку они подрывали сами основы теории расширения, подверглись сильной критике. Сторонники Эддингтона и Леметра подчеркивали и безосновательно преувеличивали трудности наблюдений и их неточность. Конечно, было бы очень желательно провести эти исследования заново с учетом всех собранных с тех пор наблюдательных данных. Но во всяком случае, факт, что тот же самый астроном, наблюдения которого легли в основу теорий расширения вселенной, пришел на основании первых результатов, полученных таким экспериментальным путем, к отрицанию этих теорий, является весьма показательным.

Недавно французский астроном Шацман обнаружил в теориях расширяющейся вселенной другое противоречие, близкое к тому, о котором говорил Хаббл.

Расширение вселенной является одинаковым по всем направлениям и строго пропорциональным расстоянию лишь в том случае, если предположить, что распределение материи в пространстве само является равномерным. Но последнее далеко не соответствует действительности, поскольку наблюдаются значительные концентрации материи в отдельных областях, именно там, где находятся скопления галактик. Поскольку размеры некоторых скоплений галактик достигают десятков миллионов световых лет и имеют тот же порядок величины, что и знаменитый «радиус вселенной», то существование подобных скоплений должно вызывать в явлении расширения значительные неправильности. Эффект покраснения света, идущего от далеких спиральных туманностей, не должен быть в этом случае строго пропорциональным расстоянию в каком угодно направлении, но обязан испытывать заметные отклонения от закона пропорциональности. Однако наблюдения не обнаружили подобные отклонения и естественно сделать вывод о том, что покраснение света далеких галактик имеет своей причиной не расширение, а нечто другое. [129]

Этот вопрос, возможно, наиболее важный во всей этой дискуссии, часто освещается в популярных книгах плохо. Действительно, в них дают читателю понять, или даже прямо утверждают о том, что конечность пространства есть обязательное следствие общей теории относительности Эйнштейна. Но это отнюдь не так. Как мы уже говорили выше, необходимо различать в трудах Эйнштейна, с одной стороны, фундаментальные законы, выводимые в специальной и общей теориях относительности, которые составляют бесспорное приобретение современной физики и, с другой стороны, модели вселенной, претендующие на полное описание физического мира и являющиеся на самом деле более или менее произвольными созданиями ума. Сам Эйнштейн предлагал несколько моделей вселенной, из которых одна была бесконечной как в пространстве, так и во времени (см. замечание на стр. 194). Выбор модели конечной и неограниченной вселенной, который был сделан столь многими учеными-релятивистами, является в значительной мере субъективным, и он не мог носить иной характер, поскольку сами же эти ученые признают, что наши знания распространяются лишь на часть вселенной и ни в какой мере не на всю вселенную в целом, [130] даже если считать ее конечной. Некоторые астрономы, являющиеся также сторонниками идеи о сотворении, как, например, Милн, отказались от теории конечной вселенной с целью дать другое объяснение разбеганию галактик, рассматриваемому как реальное и происходящее в бесконечном пространстве.

Как мы только что сказали, Милн возвратился к обычному представлению о бесконечности пространства. В своей первой теории он предполагал, что несколько миллиардов лет назад все молекулы вселенной были собраны в очень маленьком объеме. Можно сказать, что они были как бы заключены в некотором закрытом сосуде. Эти молекулы вели себя как молекулы газа, находящегося в аналогичных условиях. Некоторые обладали более быстрым, другие более медленным движением. В какой-то момент они получили возможность сразу вырваться наружу из того объема, где они были собраны (продолжая сравнение, скажем, что стенки сосуда чудесным образом внезапно исчезли). Милн, пренебрегая всеми силами притяжения, а также постоянными столкновениями между различными молекулами, замечает, что после такого «взрыва» молекулы, которые имели наибольшую скорость в начальный момент, будут удаляться от первоначального объема быстрее всего, причем это удаление будет пропорционально скорости. Наоборот, скорость различных молекул будет пропорциональна удаленности последних от первоначального объема.

Ряд других предположений Милна уточняют эту схему. Некоторые близкие друг к другу молекулы в конце концов группируются (здесь Мили прибегает к силам притяжения) и образуют звезды. Соседние звезды также объединяются в группы (что противоречит существующим сейчас теориям) и образуют галактики, которые позднее дают начало скоплениям галактик. Естественно, что скорости этих галактик сохраняют характер скоростей молекул, из которых галактики состоят, и остаются пропорциональными расстояниям, отделяющим галактику от исходного пункта.

Наконец, Милн с помощью целого ряда других гипотез старается показать, что явление разбегания галактик должно выглядеть одинаково, независимо от того, на какой галактике будет находиться наблюдатель, что доказывается также в теориях Леметра и Эддингтона.

Эта теория, приобретшая после своего появления (1933) некоторую популярность, представляет интерес с той точки зрения, что она показывает возможность объяснения эффекта бегства галактик, в котором нет места понятию о расширении вселенной. Но следует, конечно, сказать, что далеко не ясно, какой выигрыш мы получаем, принимая идею Милна, поскольку она содержит набор новых и часто противоречивых гипотез (в частности, относительно сил притяжения). Все это Милн делает для того, чтобы перейти к рассмотрению начального момента (с которого началось творение), гораздо более необычного, чем все, что могли изобрести до настоящего времени. Милн отказывается обсуждать, почему его вселенная «взорвалась», и что могло происходить «ранее». Впрочем, он сам и не мог, собственно говоря, ставить такой вопрос, поскольку этот взрыв служит для него исходным пунктом.