Переклад статті «How did the Big Bang get its name? Here’s the real story» історика науки Helge Kragh (Хельге Стьєрнхольм Краґ), вміщеної на сайті Nature (www.nature.com).

Астроном Фред Хойл нібито ввів цей привабливий термін, щоб висміяти теорію походження Всесвіту — 75 років потому настав час з’ясувати, як було насправді.

«Слова схожі на гарпуни, — сказав британський фізик і астроном Фред Хойл в інтерв’ю у 1995 році. — Коли вони сказані, їх дуже важко забрати назад». Хойл, якому тоді було 80 років, мав на увазі термін Великий Вибух, який він ввів 28 березня 1949 р. для опису походження Всесвіту. Сьогодні це поширена фраза, яку знають і регулярно використовують люди, що не мають уявлення про те, як народився Всесвіт близько 14 мільярдів років тому. За іронією долі, Хойлу дуже не подобалася ідея Великого Вибуху, і він до своєї смерті в 2001 році був рішучим критиком основної космологічної теорії походження Всесвіту.

Існує кілька помилкових уявлень щодо походження популярного терміну. Одне з них полягає в тому, що Хойл ввів цю назву, щоб висміяти чи очорнити невелику спільноту космологів, які вважали: Всесвіт почався з вибуху. Тоді така гіпотеза здавалася ірраціональною. Інше полягає в тому, що ця група охоче сприйняла «Великий Вибух», а потім фраза перекочувала до інших наук і до повсякденної мови. Насправді десятиліттями вчені ігнорували цю яскраву фразу, навіть коли її поширювали в більш популярних контекстах.

Перша космологічна теорія типу Великого Вибуху з’явилася 1931 року, коли бельгійський фізик і католицький священик Жорж Леметр запропонував модель, засновану на радіоактивному вибуху в певний час у минулому того, що він назвав «первісним атомом». Він припустив, що цей первісний об’єкт був високорадіоактивним і таким щільним, що містив усю матерію, простір і енергію всього Всесвіту. Після початкового вибуху, спричиненого радіоактивним розпадом, з часом утворяться зорі та галактики, міркував він. Леметр метафорично описав свою модель як «теорію феєрверку» Всесвіту, феєрверк, що складається з продуктів розпаду початкового вибуху.

Однак космологія Великого Вибуху в її сучасному розумінні (що Всесвіт був створений в спалаху енергії та з того часу розширювався й охолоджувався) набула популярності лише наприкінці 1940-х років після серії публікацій радянсько-американського фізика-ядерника Джорджа Гамова і його американських соратників Ральфа Альфера і Роберта Германа. Гамов припустив, що ранній Всесвіт мав бути таким гарячим і щільним, що був наповнений первісним бульйоном радіації та ядерних частинок, а саме нейтронів і протонів. За таких умов ці частинки поступово збиратимуться разом, утворюючи атомні ядра, коли температура знижуватиметься. Слідкуючи за термоядерними процесами, які мали б відбутися в цьому полум’яному молодому Всесвіті, Гамов і його співробітники намагалися обчислити поточну кількість хімічних елементів. Про це вони написали у 1948 році в статті, яка отримала широке визнання.

Ідеї-конкуренти 

Того ж року Хойл і австрійські космологи Герман Бонді та Томас Голд оголосили радикально іншу картину Всесвіту. Їхня теорія стаціонарного стану (steady-state theory) припускала, що у великому масштабі Всесвіт завжди був однаковим і буде таким протягом вічності. За словами Гамова, ідеї «раннього Всесвіту» та «старого Всесвіту» були безглуздими в космології стаціонарного стану, яка вважала, що Всесвіт не мав початку і не буде мати кінця.

Протягом наступних двох десятиліть між цими двома несумісними поглядами розгорнулася епічна суперечка. Її часто зображують як боротьбу між теорією Великого Вибуху та теорією стаціонарного стану або навіть персоніфікують як битву між Гамовим і Хойлом. Але це не так.

Радянсько-американський фізик-ядерник Джордж Гамов був першим прихильником космології Великого Вибуху. Авторські права на зображення: Bettmann/Getty. Фото з сайту www.nature.com.

Обидві сторони та більшість інших фізиків того часу визнали: Всесвіт розширюється, як зі спостережень галактик, що віддаляються від нашої, продемонстрував американський астроном Едвін Габбл наприкінці 1920-х років. Але таку знайому нині ідею про те, що Всесвіт почався в один момент часу, широко вважали ірраціональною. Зрештою, як можна пояснити причину початкового вибуху, зважаючи на те, що час виник лише разом із ним? Насправді теорія раннього Всесвіту Гамова майже не відігравала жодної ролі в цій дискусії.

Більш серйозним питанням на той час було те, чи Всесвіт розвивався відповідно до загальної теорії відносності німецького фізика Альберта Айнштейна, яка передбачала, що він або розширюється, або стискається, тобто не може бути стаціонарним. Хоча теорія Айнштейна не вимагає Великого Вибуху, вона означає, що Всесвіт був іншим в минулому, ніж тепер. А Всесвіт, який постійно розширюється, не обов’язково означає, що в ньому мав бути початок часу. Леметр у 1927 році припустив — Всесвіт, що розширюється, міг вибухнути з меншого попередника.

Влучна, але невинна фраза

28 березня 1949 року Хойл — відомий популяризатор науки — виступив із радіопромовою для третьої програми BBC, у якій протиставив ці два погляди на Всесвіт. Він посилався на «гіпотезу про те, що вся матерія у Всесвіті була створена внаслідок одного великого вибуху в певний час у далекому минулому». У цій лекції вперше прозвучав космологічний термін «Великий Вибух». Стенограму розмови повністю відтворив журнал BBC The Listener, і Хойл згадав про це у своїй книзі 1950 року «The Nature of the Universe» («Природа Всесвіту»), яка була заснована на серії його розмов на BBC, що відбулися на початку того ж року.

Хойл рішуче відкинув ідею раптового виникнення Всесвіту як неприйнятну, що з наукового, так і з філософського поглядів. Пізніше він сказав, що не глузував, як це часто йому приписували, з цієї ідеї, коли застосував фразу «Big Bang» («Великий Вибух»). Жоден із небагатьох космологів, які передбачали виникнення Всесвіту внаслідок вибуху, як-от Леметр і Гамов, не були ображені появою цього терміна. Пізніше Хойл пояснив, що йому потрібні були яскраві метафори в трансляції, щоб донести до публіки технічні моменти, і випадково вигадана фраза «Великий Вибух» була однією з них. Він не хотів, щоб це звучало принизливо або, якщо вже на те пішло, стало взагалі важливим.

Фраза Хойла «Великий Вибух» стала новим терміном з погляду космології, але не в загальному контексті. Слово «вибух» часто стосується звичайного вибуху, скажімо, пороху, а великий вибух може означати просто дуже великий і гучний вибух, щось схоже на феєрверк Леметра. І справді, до березня 1949 р. в науковій літературі були приклади, коли метеорологи та геофізики використовували цей термін у своїх публікаціях. Тоді як вони мали на увазі справжні вибухи, Великий Вибух Хойла був суто метафоричним, бо він насправді не вважав, що Всесвіт виник внаслідок вибуху.

Великий Вибух не був великою проблемою

Протягом наступних двох десятиліть привабливий термін, який придумав Хойл, фізики та астрономи здебільшого ігнорували. Леметр ніколи не використовував «Великий Вибух», а Гамов використав його лише один раз у своїх численних публікаціях з космології. Можна було б подумати, що принаймні Хойл сприйняв це серйозно і просував свою «монету», але він повернувся до нього лише в 1965 році, після 16 років мовчання. До 1957 р. «Великий Вибух» з’явився тільки в дослідницькій публікації в журналі Scientific Monthly, а саме в статті американського фізика-ядерника Вільяма Фаулера, близького співробітника Хойла та майбутнього лауреата Нобелівської премії, про утворення елементів у зорях.

До 1965 р. космологічний Великий Вибух, здається, згадували лише кілька десятків разів, переважно в науково-популярній літературі. Я нарахував 34 джерела, де згадується ця фраза, з них 23 — популярного чи загального характеру, 7 — наукових праць і 4 — філософських досліджень. Серед авторів 16 людей зі Сполучених Штатів, 7 із Великобританії, один із Німеччини та один з Австралії. Жодна з наукових статей не з’явилася в астрономічних журналах.

Серед тих, хто використовував термін для визначення походження Всесвіту, був американський філософ Норвуд Рассел Хенсон (Norwood Russell Hanson), який у 1963 р. ввів власне слово для прихильників того, що він назвав «діснейоїдною картиною» («Disneyoid picture») космічного вибуху. Він назвав їх «великими багерами» («big bangers»), терміном, який досі можна знайти в популярній літературі, де головного героя іноді ідентифікують як Бога.

Популярна помилкова назва

Незабаром настав переломний момент в історії сучасної космології. У 1965 р. американські фізики Арно Пензіас та Роберт Вілсон відкрили космічний мікрохвильовий фон, своєрідну «ванну» слабких радіохвиль, що заповнюють усе небо. Його стали вважати викопним залишком випромінювання з гарячого космічного минулого. «Сигнали передбачають Всесвіт «Великого Вибуху»», — оголосила New York Times 21 травня 1965 року. Всесвіт справді мав початкову фазу, як припустили Гамов і Леметр. Космологічна битва фактично завершилася: теорія стаціонарного стану програла, а теорія Великого Вибуху стала парадигмою космологічних досліджень. Проте деякий час фізики та астрономи вагалися, чи варто використовувати термін, запропонований Хойлом.

Робота американських фізиків Арно Пензіаса та Роберта Вілсона підтвердила теорію Великого Вибуху. Авторські права на зображення: Bettmann/Getty. Фото з сайту www.nature.com.

До березня 1966 р. термін з’явився в статті, яку опублікував журнал Nature. База даних Web of Science містить лише 11 наукових статей за період 1965—1969 рр. з цим терміном у їхніх назвах, потім 30 статей за 1970—74 рр. і 42 за 1975—79 рр. Підручники з космології, видані на початку 1970-х років, не мали єдності щодо термінології. Деякі автори включали термін Великий Вибух, деякі згадували його лише побіжно, а інші взагалі уникали. Вони воліли говорити про «стандартну модель» або «теорію гарячого Всесвіту» замість непристойної та, за загальним визнанням, оманливої метафори «Великий Вибух».

Однак, до 1980-х років неправильна назва міцно закріпилася в літературі та в побутовій мові. Фраза проникла в інші мови, крім англійської, зокрема французьку (théorie du Big Bang), італійську (teoria del Big Bang) і шведську (Big Bang teorin). Німці створили власну версію, а саме Urknall, що означає «початковий вибух», слово, близьке до голландського oerknal. Пізніші спроби замінити термін Хойла альтернативними та більш відповідними назвами зазнали повної невдачі.

Багатогранність метафори

До 1990-х років «Великий Вибух» перекочував до комерційного, політичного та мистецького використання. Протягом 1950-х і 1960-х років цей термін часто вказував на небезпеку ядерної війни, як це було в п’єсі британського драматурга Джона Осборна (John Osborne) «Look Back in Anger» («Озирнись у гніві»), вперше поставленій у 1956 році. Асоціацію між ядерною зброєю та вибуховим походженням Всесвіту можна знайти ще в 1948 році, до того, як Хойл ввів свій термін. Зі зростанням популярності «Великий Вибух» стали використовувати для вираження сильного початку або будь-якої радикальної зміни, наприклад Bristol Sessions, серії записів у 1927 році, яку називають «Великим Вибухом» сучасної кантрі-музики.

У Сполученому Королівстві цей термін широко використовували для масштабної трансформації Лондонської фондової біржі в 1986 році. «Після Великого Вибуху завтра місто вже ніколи не буде таким, як раніше», — писав Sunday Express Magazine 26 жовтня того ж року. Це використання поширилося на Сполучені Штати. У 1987 році лінгвістичний журнал American Speech включив «Big Bang» до свого списку нових слів і визначив «big banger» як «причетний до Великого Вибуху на Лондонській фондовій біржі».

Сьогодні пошук в Інтернеті за фразою «теорія Великого Вибуху» скеровує вас спочатку не до космології, а до популярного американського ситкому (комедійної програми — Переклад.). Через сімдесят п’ять років фраза, яку Хойл так недбало придумав, справді перетворилася на вислів, схожий на гарпун: дуже важко забрати назад.

Переклад за інф. з сайту www.nature.com зробив І. Крячко