Вопросы астрономии имеют особенно большое значение потому, что вселенная, звездный мир представляют для физики грандиозную лабораторию, которую на Земле мы построить не в состоянии. Подобными лабораториями являются Солнце, звезды, туманности, одним словом, те части вселенной, где температура, давление, расстояние, время измеряются величинами такого порядка, о которых физики в своих земных лабораториях не могут мечтать. Поэтому изучение астрономии имеет огромное значение в развитии физики.
С другой стороны, само собой разумеется, что современная астрономия не была бы возможна, если бы она не пользовалась достижениями современной физики. Таким образом получается взаимодействие между атомной физикой — областью знания, которая имеет дело с расстояниями порядка биллионных долей сантиметра, и астрономией — областью знания, которая вращается в кругу космических расстояний порядка десятков биллионов километров.
Астрономам приходится иметь дело с очень большими расстояниями, единицей измерения которых служит световой год. Это расстояние свет проходит в один год. А движется свет со скоростью 300 тыс. километров в секунду. Следовательно, световой год равен приблизительно 10 биллионам километров.
Ближайшая звезда удалена от нас на четыре с половиной световых года. Если представить всю нашу солнечную систему, уменьшенную до размеров диска диаметром в 2 сантиметра, то в этой модели ближайшая звезда будет находиться на расстоянии 200 метров от диска. Солнце будет иметь диаметр одной сотой доли миллиметра.
*
Известно, что наша солнечная система, т. е. наша Земля вместе с Солнцем, планетами и их спутниками, а также громадное большинство из тех звезд, которые видны невооруженным глазом, принадлежит к одной и той же гигантской звездной системе. Эта система включает в себя скопление звезд — Млечный Путь, который словно поясом проходит по звездному небу, и называется системой Млечного Пути, или по-гречески галактической системой.
Сейчас умы астрономов занимает весьма важный и существенный вопрос: существует ли система Млечного Пути самостоятельно или она сама является частью другой, еще более огромной звездной системы, какой-то «сверхгалактики»? Наша солнечная система находится относительно «недалеко» от середины системы Млечного Пути. Из этого положения трудно обозревать всю систему в целом, поэтому и решить вопрос о том, является ли она самостоятельной или входит как составная часть в другую систему — чрезвычайно трудно. Приходится изучать звездные системы, которые не входят в систему нашего Млечного Пути, и делать из этого сравнения выводы.
К таким внегалактическим системам принадлежит ряд туманностей. Особенно интересны для нас туманности, имеющие форму спирали. Они в большинстве очень крупные и очень отдаленные.
Убедиться в том, входит ли та или другая туманность в нашу звездную систему Млечного Пути, — задача относительно простая: если туманность разделяет движение нашей звездной системы, то ясно, что она принадлежит к ней. Если же она имеет самостоятельное движение, значит она не принадлежит к нашей звездной системе. Наша звездная система Млечного Пути вращается, причем один ее оборот длится около 100 миллионов лет. Новейшие наблюдения показали, что подавляющее большинство далеких спиральных туманностей не участвует в этом вращательном движении нашей звездной системы. Значит, обладая собственным движением относительно нее, эти туманности не входят в нашу звездную систему.
В настоящее время известно 75 миллионов туманностей, не входящих в нашу звездную систему. И чем больше увеличивается сила наших телескопов, тем большее количество таких туманностей мы открываем.
Замечательно то, что туманности, обнаруженные вне нашей звездной системы, группируются таким образом, что получается нечто вроде облаков туманностей, т. е. они создают еще более грандиозные туманности. Именно отсюда появилось подозрение, что и наша галактика не является самостоятельной, что она входит в такое облако как составная его часть.
Однако имеются обстоятельства, которые говорят против этого предположения. Они связаны с вопросом, который должен сыграть решающую роль в дальнейшем изучении отдаленных областей вселенной: поглощает ли мировое пространство свет или оно является абсолютно прозрачным?
До недавнего времени астрономы молчаливо допускали, что пространство абсолютно прозрачно. Но такое допущение является, по-видимому, только приближенным.
Мы знаем, что пространство не может существовать вне материи. Не может существовать нематериальное пространство, хотя материя пространства не обязательно имеет те же свойства, которыми обладают нам известные материальные тела. На больших расстояниях поглотительная способность материи должна себя проявить.
С этой предполагаемой поглотительной способностью материи пространства не следует смешивать того поглощения света, которое наблюдается на небе в виде темных пятен, обнаруженных в туманностях, а также и в Млечном Пути. Мало вероятно, чтобы в этом именно направлении, если только пойти достаточно далеко, мы не натолкнулись бы на какие-нибудь звезды. Скорее мы не видим в этом направлении звезд потому, что между нашим глазом и звездами находится что-то поглощающее свет. Например, холодные пары кальция или облака космической пыли.
В данном случае свет поглощается не пространством, а просто загораживается от нас, как если бы между источником света и наблюдателем был поставлен любой непрозрачный предмет. Это поглощение не имеет ничего общего с поглотительной способностью пространства.
Но для того, чтобы мы могли при построении картины вселенной учесть общую поглотительную способность материи пространства, мы должны знать, по какому закону она поглощает свет. А так как мы этого закона до сих пор не знаем, то можем сделать только заключение, что вероятно все наши данные об очень далеких частях вселенной должны быть исправлены.
Значит, та картина вселенной, которую создавали до сих пор астрономы, вовсе не точно соответствует тому, что имеется в действительности. Она как бы искривлена, и у нас нет достаточно данных, чтобы выправить ее.
Это заставляет нас с особой осторожностью решать вопрос: является ли наша галактика самостоятельной или она входит в какое-то еще более грандиозное звездное облако как его составная часть. Когда мы сумеем правильно учитывать поглотительную способность пространства, то может оказаться, например, что ряд звездных образований, которые мы считаем сейчас едиными, на самом деле разрозненны.
Точно так же в настоящее время не решен вопрос о возникновении и развитии отдельных звезд и целых туманностей. Существуют пока только многочисленные, но все одинаково мало обоснованные и противоречивые друг другу гипотезы.
Все это, конечно, не относится, подчеркиваем, к таким сравнительно близким объектам, как Солнце или звезды. Здесь получатся настолько незначительные исправления, что мы можем ими пренебречь. Но когда мы переходим к тем колоссальным расстояниям, с которыми приходится иметь дело, изучая далекие туманности, мы должны считаться с поглотительной способностью пространства. В нашей модели ближайшая звезда находится в 200 метрах от диска, и тогда ближайшая внегалактическая туманность должна быть отнесена от него на 45 тыс. километров, а расстояние до сверхгалактики будет примерно в 150 раз больше. Размеры самих туманностей невероятно колоссальны. Диаметры туманностей насчитывают от 5 до 10 тысяч световых лет, а диаметры сверхгалактик около 2 миллионов световых лет.
Туманности движутся с такими огромными скоростями, что мы не можем измерять эти скорости прямым путем, как измеряют, например, скорость движения луны. Их измеряют спектроскопически, изучая смещения линий, происходящие в спектрах светящихся тел (раскаленных газов) вследствие движения этих тел. Эти скорости насчитывают, примерно, от одной до 20 тысяч километров в секунду. При этом большинство туманностей удаляется от нас. Кроме того, каждая туманность имеет свое собственное движение, ее части движутся относительно ее центра, туманность как бы раскручивается, расходится веером. И, наконец, вся туманность еще вращается как единое целое.
 |
| Туманность «Северная Америка» |
*
Движение большинства туманностей от нас с огромными скоростями навело на мысль некоторых астрономов, что звездные скопления удаляются друг от друга, что «вселенная расширяется». При этом делаются попытки дать обобщенную картину вселенной на основании одних только математических выкладок. Делая различные произвольные допущения, меняют тем самым коэффициент в полученном уравнении и приходят к тому или иному математическому выражению, якобы отражающему действительную картину мира.
Так, один, например, допускают, что вещество равномерно распределено в пространстве. Тогда из уравнения получают вывод, что мир замкнут, что мир обладает конечным радиусом порядка 2 миллиардов световых лет.
Другие, наоборот, пренебрегают веществом, берут пространство как абсолютно пустое. И тогда из уравнения получается, что мир обладает радиусом, величина которого зависит от времени, другими словами, радиус вселенной все время меняется. Мир, таким образом, как бы пульсирует: он то сужается, то расширяется.
В этом втором случае, когда делается допущение, что мир пуст, имеются три возможности: уравнение дает три разных решения.
Первая возможность: радиус мира когда-то был равен нулю и расширяется до бесконечности.
Вторая возможность: радиус мира, начиная от нуля, расширяется, доходит до какого-то максимума, затем снова уменьшается до нуля, опять расширяется и т. д. до бесконечности.
Третья возможность: радиус мира был когда-то бесконечным, затем он начал уменьшаться, уменьшаясь, достиг какого-то минимума и затем стал снова расширяться и будет расширяться и расти беспредельно.
Все эти выводы внутренне противоречивы, они противоречат науке.
Теория, которая утверждает, что вселенная расширяется, предполагает, что вселенная состояла когда-то из единственного атома, из которого и началось это самое расширение. Но тогда спрашивается, а до этого что было? Если для нашего времени действует закон расширения, то какие закономерности действовали до начала расширения? На это можно ответить только одно: значит, какой-то «творец» предписал вселенной те законы, которые теперь действуют, и, следуя которым, она беспредельно расширяется. Затем, если вселенная расширяется, то некоторые части этой вселенной уже настолько удалились от нас, что они приобрели огромные скорости, больше скорости света. А так как скорость света — это крайняя скорость, с которой мы можем получать какие-либо сигналы, то ясно, что мы перестали иметь возможность получать какие бы то ни было сведения о тех частях вселенной, которые так далеко от нас умчались. Образно выражаясь, можно сказать, что эти части вселенной закатились за горизонт нашего познания. Ну, а если так, то имеется полная возможность для этих частей вселенной предположить, что там делается что угодно: туда можно поместить и ад, и рай, и чистилище.
Понятно, к чему клонит эта теория, которую проповедуют такие люди, как Леметр, являющийся не только астрономом, но и католическим аббатом. Он прямо говорит, что этим подтверждается бытие божие.
Предположение, что радиус мира был когда-то бесконечным, затем стал уменьшаться и, дойдя до минимума, опять растет беспредельно, — это предположение также не выдерживает критики. В самом деле, если радиус был сначала бесконечным, то и его уменьшение должно было бы происходить бесконечное время. Следовательно, радиус никогда не может достигнуть какого-то минимального значения и затем расширяться. Таким образом такое допущение приводит как раз к обратному выводу: вселенная не расширяется, а сужается. А этому мы не находим подтверждении.
В общем же всякое предположение о якобы конечных размерах вселенной неизбежно приходит к бессмысленному выводу о конечности материи.
Итак мы имеем факт огромных скоростей движения туманностей. Наблюдения показали, что большие, далекие туманности, как правило, удаляются от нас с огромными и все возрастающими скоростями: на каждый миллион световых лет скорости их увеличиваются на 170 километров в секунду. Но этот факт астрономия объяснить еще не умеет. И нужно всячески предупредить от доверчивого отношения к различным заманчивым теориям астрономов-идеалистов.
Нарисовать правильную картину мира мы не можем сейчас, потому что физика еще не сумела объяснить те связи, которые существуют между зернистой и волновой материями. Изучая вселенную, строение туманностей и отдельных звезд, мы, несомненно, имеем дело с зернистой материей, т. е. с телами и веществом, которые состоят из отдельных зернышек — молекул, атомов, электронов и т. д. Сигналы же об этих небесных телах нам приносит свет, имеющий волновую природу: отдельные частицы света — фотоны — распространяются в пространстве волнами. Но существуют целые области во вселенной — недра звезд и туманностей, где уже нельзя провести строгую границу между зернистой и волновой материей. Температуры и давления, господствующие там, огромны, а сами частицы материи начинают двигаться со скоростями, близкими к скорости света. В этих условиях не могут применяться законы обыкновенной физики, но физика, которая объединяла бы в себе волновую и зернистую материю, пока еще не создана.
 |
| Млечный Путь в Стрельце |
*
Вначале статьи мы говорили, что звездный мир может служить той колоссальной лабораторией, которая дает нам неисчерпаемый материал для установления новых физических законов и объяснения многих явлений, происходящих на Земле. С другой стороны, многое из того, что мы получаем в наших физических лабораториях, может помочь в объяснении космических явлений. Но теперь читателю понятно, что переносить закономерности, полученные в наших лабораториях, нужно с большой осторожностью.
В истории науки можно назвать много примеров успешного переноса земных закономерностей на всю вселенную. Классический пример — тяготение: всякий предмет падает на Землю. Закон падения изучен у нас на Земле. Тот же закон переносится на движение Луны вокруг Земли, на движение планет вокруг Солнца, и с огромной точностью на столетия, на тысячелетия вперед предсказывается положение этих небесных тел. Значит, на этом примере мы убедились в допустимости распространения открытых на Земле законов не только на всю солнечную систему, но и на всю вселенную.
Второй пример — спектральный анализ. В лабораториях мы наблюдаем спектры химических элементов, по ним изучаем химические законы, выраженные в таблице Менделеева, и убеждаемся по спектрам Солнца, звезд и других небесных тел, что эти законы являются универсальными космическими законами, что их можно переносить на всю вселенную.
А вот на примере теории «расширяющейся вселенной» мы убедились в том, что не всегда правомерны подобные обобщения. Мы знаем и другой пример, когда попытка перенести на вселенную так называемое второе начало термодинамики привела к учению о «тепловой смерти» мира. Отсюда вывод, что нельзя переносить на вселенную все земные законы.
Переход к совершенно другим масштабам, чем привычные нам земные масштабы, влечет за собой и переход к новым закономерностям. Эти новые закономерности господствуют в мирах с чудовищными масштабами времени и пространства, несравнимыми с теми, с которыми мы имеем дело, когда испытываем, скажем, прочность моста или рассчитываем полет снаряда и т. д.
Происходит нечто подобное тому, что происходит при переходе в мир атома, где мы имеем дело с крошечными размерами и где наши привычные представления и законы становятся все более неверными. В то же самое время существуют такие закономерности в физике, астрономии, естествознании, которые в основном остаются неизменными при всех масштабах, меняется их форма, но их суть, их содержание остается. Это те законы, которые находятся на грани между естествознанием и философией.
Какие это законы? Например, такой закон, как закон превращения и сохранения энергии. Этот закон говорит, что нет материи без движения, нет движения без материи. Но на каждой ступени развития физики этот закон меняется по форме, он наполняется все новым и все более богатым содержанием, его формулировка, в том числе математическая формулировка, меняется. Но материалистическая сущность этого закона остается: несотворимость, неразрушимость движения материи.
Таким образом выходит, что физики, астрономы и вообще естественники, пользуясь одной только физикой или астрономией, не могут указать, какие законы они имеют право переносить из земной лаборатории на вселенную в целом. Только исходя из научного понимания мира в целом, из диалектического материализма, можно получить правильный ответ на этот вопрос.
Существует большая группа физиков и математиков, как например Эйнштейн, Джинс, Бор, Эддингтон, Вейль, которые усматривают конечную задачу физики, астрономии и всего естествознания в том, чтобы все закономерности всей вселенной вывести без единого эксперимента, без единого наблюдения, только математическим путем, из одного какого-то уравнения или системы каких-то первичных уравнений. А так как эти люди в области математики стоят на такой точке зрения, что всю математику можно также вывести из одного понятия — понятия целого числа, то выходит, что всю физику, все учение о вселенной можно, в конечном счете, вывести из понятия целого числа.
Такое зазнайство опирается, конечно, только на преувеличенное представление о возможности математизации физики, астрономии, естествознания. Естественники, физики, астрономы, которые хотят вывести все из математики, полагают, что они могут объяснить все: мир уже не имеет для них никаких загадок, дальнейшие наблюдения, эксперименты не могут, по их мнению, дать по существу чего-либо нового. Они, конечно, глубоко заблуждаются. Пример тому хотя бы все та же пресловутая теория расширяющейся вселенной.
Существует и другая группа «теоретиков», которые говорят, что мир все равно нельзя познать. Да, сейчас многое мы объяснить еще не умеем, но мы объясним и то, что кажется пока туманным и неясным. Каждое наше новое завоевание в физике и естествознании приближает нас еще на один шаг к правильному познанию мира. Мы все время больше и больше познаем вселенную и мы, конечно, когда-нибудь познаем ее настолько, чтобы правильно и ярко нарисовать всю картину мира.
Комментариев нет:
Отправить комментарий