Картина мира устоялась, но в ней всё более явно проступала логическая дыра. На камень действует сила, направленная вниз. На кусок льда — сила, направленная вверх. А на камень, принадлежащий дну (недрам), или на кусок льда, принадлежащий твердому небу, — что, не действует? Тогда где и как прекращается действие? Странная сила получается! А если сила универсальна, почему она не разорвет Мир? Приходилось прибегать ко всяким метафизическим уловкам вроде тезиса, что природа не терпит пустоты.
Догадаться о том, что их мир сферичен, европианам оказалось намного сложнее, чем обнаружить ледяной панцирь. Кривизна поверхности не видна (и не слышна). Нет внешних ориентиров; таких как солнце и звезды. Нет компаса (магнитное поле Юпитера на Европе намного слабее земного, свое европианское отсутствует). Но знание элементарных законов физики дает ключ даже жителям глубин, чтобы определить топологию и форму своего мира. Однако, для этого потребуется технология, немного выходящая за рамки той, что имели земляне в XVII—XIX веках. Об этом рассказано ниже, а сначала вспомним про нашу собственную первую космологическую революцию.
3. Первая космологическая революция
Парадигма вечной Вселенной дожила до 1920-х годов и пала жертвой не столько собственных противоречий, сколько новых фактов и теорий. Для начала уточним, что именно в картине мира XIX века потерпело крушение.
Вопреки тезисам современных философских поветрий, родственных постмодернизму, достижения науки прошлых веков никто не отвергал — они просто приобрели новый, более ограниченный смысл в более широком контексте. Астрономия XVII—XIX веков дала примерную картину ближней Вселенной, которая в целом выдержала испытание временем, хотя и была существенно дополнена и пересмотрена в ряде деталей.
Крушение потерпела не научная теория, а, скорее, философская доктрина, вышедшая за круг научно установленных фактов. Она казалось естественной, очевидной, простой и была желанной для разума. Природа в очередной раз преподала нам урок: не всё, что кажется очевидным и привлекательным с философской точки зрения, является истиной. Реальность оказалась сложнее, драматичнее и даже трагичнее: Вселенная родилась, эволюционирует и перестанет существовать в ее нынешнем виде. Как и всё, что в ней содержится. Всё течет, всё изменяется, всё проходит. Вселенные — тоже.
Сокрушающим фактом стал закон разбегания галактик, открытый Эдвином Хабблом, теоретической основой революции — общая теория относительности Эйнштейна и решения уравнений Эйнштейна для Вселенной как целого, найденные Александром Фридманом и позже Жоржем Леметром. Главные события революции произошли в 1920-х годах.
Хроника примерно такова
1915-1917 годы: Эйнштейн формулирует общую теорию относительности, из которой следует нестационарность Вселенной как целого. Эйнштейн этого не хотел и попытался подправить теорию, введя произвольно дополнительный лямбда-член (или космологическую постоянную, как чаще называют ее сейчас), который мог бы стабилизировать Вселенную (хотя и не обеспечивал устойчивости).
1922 год: Александр Фридман показывает, что Вселенная с лямбда-членом неустойчива, и публикует решения уравнений Эйнштейна, описывающие нестационарную Вселенную. Поначалу его работа не нашла поддержки в научном сообществе, в частности, поддержки Эйнштейна.
1923-1925 годы: Эдвин Хаббл видит в спиральных туманностях цефеиды -переменные звезды с известной зависимостью периода от светимости. Из видимой яркости цефеид следует гигантское расстояние до них. Такое расстояние, что спирали не могут быть ни чем иным, кроме как галактиками, подобными нашей собственной. Так утвердилась внегалактическая астрономия, начало которой было положено чуть ранее Слайфером, разглядевшим в спиральных туманностях звезды.
1927 год: Жорж Леметр продолжает дело Фридмана, независимо воспроизведя его решения и активно пропагандируя теорию нестационарной Вселенной. Вводит понятие Большого взрыва (сам термин появился много позже; Леметр использовал понятие «первичный атом»).
Леметра воодушевляли первые данные Хаббла и Слайфера, говорящие, что спектры большинства галактик смещены в красную сторону. Это трудно интерпретировать иначе, как эффект Доплера: большинство галактик удаляется от нас. Леметр теоретически предсказывает закон красного смещения: скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до нее. Более того, он берет данные Слайфера по красному смещению галактик и результаты Хаббла по оценке расстояний до галактик и подтверждает свою догадку: числа свидетельствуют о расширении Вселенной с темпом 625 км/с на мегапарсек. Но данные были еще не убедительны, и автором закона в историю вошел Хаббл.