Коперник и современная астрономия

Доклад на Юбилейном заседании Общего собрания Академии наук СССР, посвященном 500-летию со дня рождения Н.Коперника, 6 марта, 1973 г. «Вестник Академии наук СССР», №5, 1973, стр. 46—56.

Мне выпала большая честь выступать перед этим высо­ким собранием по вопросу о значении Коперника для совре­менной астрономии. Прежде чем начать доклад, я хочу предупредить, что мне очень редко приходилось заниматься вопросами истории науки. Лично я думаю, что история нау­ки — очень важный, очень трудный и весьма поучительный предмет. Иной раз даже обидно, что об этом предмете пи­шется так много сочинений, излагающих внешнюю сторону событий, и так мало глубоких исследований. Причина этого нам всем ясна. Кто способен творчески работать в науке, часто предпочитает создавать в ней что-то свое, а кто не может творить сам, тому нелегко понять творческий процесс у других, тем более ученых прошлых эпох, особенно если это были по-настоящему великие люди, великие мыслители. Однако надо надеяться, что в связи с быстрым ростом значения науки, как важной отрасли человеческой деятельности, законо­мерности ее развития, а, следовательно, и ее история, будут привлекать все более серьезное внимание.

Таким положением в разработке проблем истории науки объясняется, по-видимому, и то, что, хотя Копернику, его жизни и творчеству посвящено много трудов, некоторые вопросы, относящиеся к полученным им основным научным результатам, освещаются не совсем точно. Поэтому, отвлекаясь от основной темы, я позволю себе сделать некоторые заме­чания о сущности достижений самого Коперника и их оценке.

Здесь следует иметь в виду две стороны проблемы.

Создание Коперником гелиоцентрической системы мира явилось началом глубочайшей революции в точном ­ естествознании. Возникнув в астрономии, эта революция распростра­нилась на механику и всю физику. Достижения этой научной революции по существу служат фундаментом для всего зда­ния современного естествознания. Чем лучше и крепче сделан фундамент здания, тем меньше он причиняет волнений и тем меньше занимает людей, живущих в этом здании. Фундамент, заложенный Коперником, Галилеем, Кеплером и Ньютоном, был заложен отлично. Он действительно не вызывает беспо­койства. За это современное естествознание бесконечно обя­зано Копернику, положившему его первый камень.

Вторая, и для нас более интересная, сторона проблемы заключается в том, что будучи величайшим новатором и ­ революционером в науке, Коперник показал образцы глубокого анализа данных астрономической науки и их истолкования для создания новой системы, проявил гениальную интуицию и подлинное бесстрашие, отказавшись от господствовавших в его время взглядов. При этом, разумеется, речь идет о новаторстве, основанном на самом глубоком изучении пред­мета. Этому новаторскому подходу к науке астрономия и все естествознание учились и еще долго будут учиться у Коперника. Иными словами, он был, остается и всегда будет для нас великим и живым учителем, к которому обращаются за советом и за примером.

Если первая сторона проблемы совершенно очевидна и не требует дальнейших комментариев, то вторая, связанная с влиянием Коперника на современную науку, его значением для ее дальнейшего развития, еще требует изучения и на данном этапе может рассматриваться различными учеными неодинаково. Именно на этом мы и остановимся вкратце, считая особенно важным то новое, что внес Коперник в под­ход к решению научных задач.

Конкретным результатом деятельности Коперника яви­лось создание гелиоцентрической системы мира, правильное познание природы нашей планетной системы. Познание природы любой космической системы может вестись в разных аспектах. Среди наиболее важных из них следует назвать проблему пространственного устройства системы, проблему кинематики и динамики системы и проблему ее происхожде­ния и развития.

Природа некоторых космических систем такова, что каждый из упомянутых аспектов может изучаться в известной степени независимо от других. В других случаях это практически невозможно, т.е. два или три аспекта должны ­ рассматриваться почти всегда вместе.

Так, в случае планетной системы проблема пространственного устройства почти неотделима от кинематической. Эти две проблемы неразрывно связаны между собой, но третья— проблема происхождения планет — может рассматриваться на следующем этапе. В случае звездной системы (любой галак­тики, нашей Галактики, любого звездного скопления) проб­лема ее пространственного строения может сначала рассмат­риваться отдельно. После ее грубого решения могут быть рассмотрены кинематика и динамика, а затем, на более позд­нем этапе может решаться проблема происхождения и эво­люции звездной системы (или систем).

В противоположность этому, на более высоком уровне астрономических исследований, например, при изучении Метагалактики, все три аспекта оказываются связанными друг с другом самым тесным образом. Именно благодаря этому, проблемы изучения Метагалактики, т. е. проблемы современ­ной космологии, оказываются крайне трудными и привлекают широкое внимание.

Коперник всю свою жизнь посвятил совместному изуче­нию пространственного и кинематического аспектов пробле­мы планетной системы. Несомненно, одним из важнейших моментов в жизни и деятельности Коперника является этап, когда его недовольство геоцентрической системой ( В системе Птолемея предполагалось, что движение планет вокруг Земли совершается по некоторому малому кругу - эпициклу-, центр которого движется вокруг Земли по другому, большому кругу, называе­мому деферентом. Прим. автора)

переросло в убеждение, что эта система бесперспективна, когда он по­нял правильность гелиоцентрической системы и решил по­святить свои усилия ее разработке. Дело историков науки - найти, когда это случилось, был ли этот выбор между двумя системами произведен мгновенно, в результате прибавления какого-либо важного аргумента к уже имевшимся в сознании молодого ученого, или он был обусловлен длительным про­цессом взвешивания всех доказательств «за» и «против». Оговоримся, что если новая система верна, то все «против» при ближайшем изучении оказываются аргументами «за нее».

Кстати, такие случаи, когда аргумент, сперва как будто противоречивший новой теории, превращается в яркое свидетельство в ее пользу, часто служат поводом для окончательного убеждения в ее справедливости. Вспомним, напри­мер, критическую ситуацию, сложившуюся на наших глазах в конце 50-х годов вокруг теории, согласно которой радио-галактики являются результатом столкновения двух галак­тик. Тогда в качестве наиболее сильного аргумента в пользу этой теории приводили особенности движений в галактике NGC 1275 в созвездии Персея. Но более подробный анализ положения именно в этой галактике дал яркие свидетельства в пользу противоположной концепции, считающей радиога­лактики результатом активности ядер, и вопрос был оконча­тельно решен в пользу нового представления.

Здесь нас интересует не хронология поворотного момен­та в творчестве Коперника, а каков был характер решающих аргументов в той драматической борьбе идей, которая несомненно имела место в его сознании. Мы этого в точности не знаем, но, очевидно, что одним из таких аргументов могло быть совпадение в системе Птолемея периода движения Са­турна, Юпитера и Марса по соответствующим эпициклам (а также движения Меркурия и Венеры по деферентам) с периодом движения Солнца по деференту, т. е. точное ра­венство этих периодов одному году. Это точное совпадение было совершенно естественным с точки зрения гелиоцентри­ческой системы и совершенно необъяснимым для системы Птолемея.

Однако дело в том, что все численные отношения перио­дов в системе Птоломея являлись чем-то как бы предопределенным свыше и не требующим объяснения. Только глубокая интуиция, а также созревший в сознании Коперника новый подход к явлениям природы, похожий на современный под­ход, могли подсказать ученому, что такое точное совпадение четырех периодов должно иметь весьма простую причину, в

данном случае то, что все они отражают одно и то же движение — годичное обращение Земли вокруг Солнца. Став на такую позицию, было естественным рассматривать этот эф­фект, как самое прямое, непосредственное и убедительное доказательство годичного движения Земли. Более того, это движение Земли было единственно возможным объяснением такого совпадения. Тогда, как и сейчас, нельзя было приду­мать другого объяснения.

Между тем, в литературе часто встречается утверждение, будто Коперник не имел прямых доказательств движения Земли вокруг Солнца, что просто его теория упрощала сис­тему мира, поэтому она, в конечном счете, и была принята, и что прямые доказательства этого движения были получены лишь много времени спустя после его смерти, вследствие открытия аберрации света звезд и измерения годичных звезд­ных параллаксов. По этому поводу можно лишь заметить, что трудно провести сколько-нибудь точное разграничение между прямыми и косвенными доказательствами какого-либо утверждения, относящегося к природным явлениям. То, что для человека ограниченного служит лишь косвенным свиде­тельством, порой для проницательного исследователя может быть самым прямым и самым убедительным доказательством. Как указывалось выше, совпадение периодов безусловно является именно таким доказательством. Собственно говоря, видимые движения внешних планет по эпициклам имеют в точности ту же самую природу, что и видимые движения неподвижных звезд по годичному параллактическому эллип­су. Поэтому как можно явление годичного параллакса счи­тать прямым доказательством, а гораздо более крупное явлен­ие, параллактическое движение внешних планет, описывав­шееся во времена Коперника, как видимое движение планеты по эпициклу, не считать прямым доказательством?

Для большей ясности произведем следующий мысленный эксперимент. Представим себе, что Солнце, кроме планет, имеет также отдаленный самосветящийся спутник, т. е. явля­ется широкой двойной звездой, и указанный спутник враща­ется вокруг Солнца на расстоянии 10 000 астрономических единиц. Тогда период обращения этого спутника вокруг Солнца будет близок к миллиону лет. В своем орбитальном движении он будет перемещаться примерно на 1.2 секунды дуги в год. Для астронома, не знающего, что это спутник Солнца, объект будет представляться звездой, собственное движение которой равно 1."2, а годичный параллакс 20". Астроном же, знающий, что этот объект описывает орбиту вокруг Солнца, будет рассматривать столь большой годичный параллакс, как эпицикл.

Этот пример рельефно показывает, что между двумя доказательствами движения Земли вокруг Солнца (тем, ко­торое было у Коперника, и тем, которое было получено в XIX в.) нет принципиальной разницы. Только, выражаясь фигурально, у Коперника было доказательство, большее по своим угловым размерам.

Итак, неправильно считать, что в эпоху Коперника не было прямых доказательств движения Земли. Именно пото­му, что Коперник обладал гениальной интуицией, сила и зна­чение указанного выше доказательства в его глазах во много раз перевешивали различные неувязки в его теории и воз­можные возражения противников новой системы. С этой точки зрения как открытие аберрации света звезд в XVIII в., так и измерение первых годичных параллаксов в XIX в. по­служили подтверждениями, хотя и крайне важными, но лишь подтверждениями системы Коперника.

Другое обстоятельство, которое, несомненно, делало гелиоцентрическую систему убедительной в глазах Коперника, было то, что в системе Птолемея относительные размеры орбит различных планет вокруг Земли оставались неопреде­ленными. В гелиоцентрической же системе эти отношения определялись из наблюдений сразу. Они были найдены Ко­перником, и полученные им численные значения отношении диаметров орбит мало отличаются от принимаемых нами сегодня отношений больших полуосей. А это значит, что Ко­пернику удалось получить хотя и приближенную, но правиль­ную картину устройства солнечной системы.

Таким образом, гелиоцентрическая система мира сразу же предстала перед ее автором и перед подлинными учеными как теория, дающая однозначный ответ на вопросы, которые теория Птолемея оставляла без ответа вообще. Можно себе представить, какую уверенность вселяла в aвтopa теории такая строгая однозначность ответа.

Итак, новая система мира становилась космологией, в которой геометрические соотношения определялись количественно и притом однозначно из наблюдений. Это относилось в некоторой степени и к неподвижным звездам, расстояния до которых столь велики, что их было невозможно определить при измерительных средствах того времени. Поэтому тогда можно было дать лишь нижнюю границу этих расстояний.

Сказанное выше дает основание внести некоторое уточнение в оценку исторической роли Коперника и утверждать, что Коперник по своему подходу к задачам бесконечно уда­лился от Птолемея. Между тем, в литературе часто подчер­кивается, что при описании движений планет Коперник по­стоянно пользуется понятиями и приемами Птолемея, вслед­ствие чего, якобы, новая система не была еще удовлетвори­тельной. Конечно, при описании кинематической стороны дела Коперник вводил усложнения такого же типа, которые были у Птолемея. Но не надо забывать, что проблема устройства планетной системы имела два аспекта: пространственный и ки­нематический. Мы указывали, что характер системы требовал совместного рассмотрения этих двух аспектов, но это не зна­чит, что полученное решение должно было оказаться одина­ково совершенным в обоих аспектах. Из приведенных фактов ясно, что Коперником было найдено решение задачи о прост­ранственном устройстве планетной системы, не вызывающее никаких принципиальных возражений. Что касается кине­матического аспекта, то здесь было дано лишь приближенное описание. Окончательное решение проблемы кинематики бы­ло дано Кеплером.

На приведенных примерах мы видели также, как в тру­дах Коперника в науку решительно вторгались новые требо­вания. В одном случае—объяснения численных совпадений и соотношений, а в другом—однозначного определения на ос­нове наблюдений размеров входящих в систему величин. Эта тенденция, когда по мере углубления наших знаний в какой-либо области возникают требования определения и теоретического объяснения явлений и величин, которые при более ранних и поэтому более поверхностных описаниях оставались неопределенными или необъяснимыми, является основной тенденцией во всем развитии современного естествознания.

Приведем элементарный пример. Если установленный в прошлом веке закон Кирхгофа определял только отношение между спектральной, излучательной и поглощательной способностью нагретого газа, то сегодня сами коэффициенты поглощения и излучения газа становятся величинами, которые определяются из атомной физики.

И если уже на первом этапе теории свечения газовых туманностей было возможно, исходя из температуры освещающей звезды, температуры электронного газа туманности и ее химического состава, теоретически определить относи­тельные интенсивности спектральных линий, наблюдаемых в эмиссии, то в дальнейшем возник вопрос об определении из соображений энергетического баланса электронной темпера­туры, на первом этапе принимавшейся заранее заданной. Следующий этап — объяснение химического состава на основе теории возникновения туманностей и теории эволюции хими­ческого состава порождающих их звезд и т.д. Так, парамет­ры, которые раньше не поддавались даже наблюдательному определению, в дальнейшем становится возможным опреде­лить на основе правильной интерпретации измерений некото­рых наблюдаемых величин, а на более поздней стадии их удается получить из теоретических расчетов. Более того, их значения удается предсказать для тех случаев, когда соот­ветствующие наблюдения еще предстоит сделать.

***

В результате исследований Галилея, Кеплера и Ньютона гелиоцентрическая система мира Коперника превратилась в логически законченную теорию, внесшую полную ясность в проблему устройства планетной системы. Более поздние ис­следования, приведшие к открытию Урана, Нептуна, Плуто­на, так же, как обнаружение множества спутников больших планет и астероидов, только дополнили картину в полном соответствии с основами уже построенной теории. Таким образом, была разрешена первая задача космологии — выяс­нение устройства непосредственно окружающего нас мира — солнечной системы.

После выяснения строения солнечной системы следую­щей важнейшей космологической задачей должна была стать проблема устройства звездной системы, куда Солнце входит в качестве одного из членов. В течение XVIII, XIX и первой четверти XX в. астрономами были приложены огромные уси­лия для накопления соответствующих данных о звездах. Звездные подсчеты, прообразом которых были знаменитые

«черпки» Гершеля, составление обширнейших звездных каталогов типа до сих пор широко используемого каталога Аргеландера, определение звездных движений путем тончайших измерений их положений, наиболее блестящим примером чего могут служить известные пулковские каталоги звездных по­ложений, работы по фотометрии и спектральной классифика­ции звезд, наблюдения их лучевых скоростей, прямые и кос­венные определения их параллаксов — все это было направ­лено на получение возможно более обширной информации о большом количестве звезд. На этой основе возникли такие дисциплины, как звездная астрономия и звездная статистика, стремившиеся посредством изучения видимого распределения по небу миллионов звезд и данных о расстояниях некоторой части из них составить карту пространственного строения звездной Вселенной, т. е. системы Млечного Пути, или, как теперь говорят, нашей Галактики.

Однако в первых схемах строения звездной системы благодаря приблизительно равномерному видимому распределе­нию звезд вдоль пояса Млечного Пути получалось, что Солн­це находится где-то вблизи центра системы. Такое непра­вильное заключение было вызвано тем, что не учитывалось поглощение света в межзвездном пространстве. Только в 20-х годах нашего века американский астроном Шепли показал, что данные, относящиеся к наиболее удаленным от нас объек­там звездной системы, неукоснительно свидетельствуют о на­хождении этого центра на огромном расстоянии от Солнца (по современным данным около 30 000 световых лет) в на­правлении созвездия Стрельца. Определение истинного место­нахождения центра Галактики было крупнейшим достижени­ем астрономии. Но на этот раз такая смена представлений не вызвала научной революции. Решение вопроса было до­стигнуто методами, уже тогда ставшими обычными в астро­номии.

В тот период говорилось, что все, находящееся в района центра Галактики, закрыто от нас темными облаками космической пыли, и нам трудно разобраться в устройстве этой центральной части нашей Галактики. Теперь, благодаря методам инфракрасной астрономии и радиоастрономии, для которых пылевые облака уже не являются непреодолимым препятствием, мы знаем, что там находится такое же ядро, какое имеется в соседних галактиках. Исследование строения

и свойств этого ядра является сейчас актуальнейшей задачей астрономии.

В 30-х годах нашего столетия были в основном решены проблемы движений звезд в Галактике. К тому времени были открыты главные закономерности вращения звезд вокруг центра Галактики. Тем самым была положена основа решения второй большой космологической проблемы, стоявшей перед астрономией — об устройстве нашей звездной системы. Устройство звездного мира и в количественном, и в качественном отношениях оказалось резко отличающимся от устройства планетной системы. Хотя ядро Галактики — его центральное образование, однако основную часть массы Галактики составляют миллиарды входящих в нее звезд. Иными словами, большая часть массы распределена во всем объеме Галакти­ки, и движение здесь по существу происходит вокруг общего центра тяжести. Динамическое воздействие самого ядра на звезды относительно невелико в отличие от планетной систе­мы, где динамическое воздействие Солнца определяет в ос­новном движения планет.

Уже в те годы, исходя из состава звездного населения нашей Галактики, можно было заключить, что она представ­ляет собой спиральную систему. Однако только в 50-х годах, после открытия звездных ассоциаций, удалось установить действительную топографию спиральных рукавов в нашей Галактике, как геометрических мест, где расположены О-ассоциации. Было найдено, что наша Галактика принадлежит к числу спиральных систем со средней степенью открытости рукавов.

Таким образом было в основном выполнено решение проблем строения и кинематики нашей Галактики, т. е. завершен второй (после Коперника) этап в решении стоящих перед астрономией космологических задач. Однако, конечно, еще продолжаются работы по уточнению всех деталей строе­ния Галактики и остается нерешенной проблема возникнове­ния ее структуры.

Следующей ступенью в постановке космологических проб­лем явилась проблема строения гигантской системы галак­тик —Метагалактики, простирающейся от нас на расстояния в миллиарды световых лет во все стороны. Исследование кинематической стороны этой проблемы привело к установлению закона красного смещения Хаббла, иными словами, к установлению факта расширения Метагалактики. Несколько раньше этого А. А. Фридман показал, что в рамках релятивистской теории тяготения существуют решения уравнений тяготения, которые соответствуют расширению Вселенной в целом, а также решения, соответствующие ее сжатию. При этом эмпирический закон Хаббла соответствует одному из этих решений. Это соответствие указывает на широкую при­менимость современной теории тяготения к Метагалактике, хотя могут быть различные мнения по вопросу о том, на­сколько далеко можно экстраполировать решение Фридмана.

Однако современная теория тяготения оказалась бессильной в решении основного космологического вопроса — объяснения островного строения Метагалактики, т. е. того, что она состоит из совокупности пространственно изолирован­ных друг от друга звездных систем.

Новые открытия в этом отношении следовали одно за другим уже на основе наблюдений. Перечислим их. Вопреки построенной Xа66лом картине более или менее равномерного пространственного распределения галактик, в которое только вкраплены отдельные скопления галактик, швейцарский астроном Цвикки открыл, что по существу вся наблюдаемая Метагалактика состоит из гигантского числа отдельных скоплений галактик и что большинство галактик является члена­ми этих скоплений. Тем самым Цвикки установил одну из самых замечательных закономерностей современной космологии.

Далее. Имеются веские основания в пользу того, что и скопления галактик не распределены в пространстве равномерно, а образуют так называемые «сверхскопления». Нако­нец, есть указания и на существование неоднородностей бо­лее крупного масштаба.

В результате работ по определению лучевых скоростей отдаленных галактик был сделан существенный шаг в реше­нии наиболее крупной по масштабу (третьей) космологиче­ской проблемы, хотя здесь еще далеко до полного заверше­ния дела. Кроме того, в случае Метагалактики проблемы структуры и кинематики оказываются неотделимыми от проб­лемы происхождения и развития. Здесь космологическая и космогоническая проблемы сливаются воедино, о чем уже говорилось выше.

С теоретической точки зрения трудность тут состоит в том, что совершенно однородным по плотностям моделям Вселенной, разрабатываемым релятивистской космологией, противостоит реальная Вселенная со всеми ее структурными особенностями. Думается, однако, что здесь нет полного противоречия, так как предположение об однородности моде­лей вносится в релятивистскую космологию для облегчения расчетов. Несомненно, что релятивистская космология может описать и неоднородную Вселенную. Однако сама дискрет­ность распределения вещества в Метагалактике, наличие га­лактик, скоплений и сверхскоплений являются фундамен­тальным космологическим фактом, который, очевидно, полу­чит свое объяснение только на основе теории происхождения и эволюции объектов и систем.

Как показал опыт, именно вопросы происхождения небесных тел — наиболее сложные в астрономии, и именно в этой области развертывается борьба различных идей и воз­можных подходов.

Один из существующих подходов можно назвать попыт­кой решения задачи, главным образом, на основании умозрительных соображений. Предполагается (и это, действительно, только предположение), что первоначально вещество было распределено более или менее однородно в виде большого газового облака, а затем, вследствие гравитационной неустой­чивости, облако разорвалось на части, которые стали сгу­щаться в более плотные тела или группы тел. Последователь­ная фрагментация облаков с дальнейшим их сгущением должна, якобы, дать наблюдаемую структуру.

Надо сказать, что такие представления сопровождались многочисленными расчетами. Поэтому развитие этих представлений не должно считаться чем-то совершенно оторван­ным от обычного хода науки в целом. Более того, соответ­ствующие гравитационно-газодинамические решения могут представлять ценность с различных точек зрения. Но произ­вольное исходное допущение, касающееся газового облака более или менее равномерной плотности, само по себе не обоснова­но ничем, разве только авторитетом Канта, а полный отрыв такой космогонии от наблюдательных данных вызывает опа­сения, что таким путем мы можем не прийти к решению вопроса.

Другой подход к проблеме происхождения космических объектов указывает на необходимость обратиться к самой природе и из наблюдений вывести искомые закономерности развития. Он не отрицает умозрительных методов, но объявляет чисто умозрительный подход неплодотворным. Он основывается на анализе наблюдательных данных и их обоб­щении.

Однако наблюдательный подход к решению проблем происхождения и развития небесных тел встречает известные трудности в связи с тем, что промежутки времени, необходи­мые для существенного продвижения космических объектов по пути их развития, часто измеряются многими миллионами лет, и потому непосредственное наблюдение такого продви­жения бывает невозможно.

Но бывают исключения. Исключение составляют вспыш­ки Новых звезд, Сверхновые, фуоры, а также те интересные случаи, когда физическое состояние объектов определяется более или менее монотонно меняющейся величиной, измеряемой весьма точно. Так, период колебания радиоизлучения пульсаров (пульсары—это недавно открытая разновидность сверхплотных тел) может быть определен в ряде случаев с точностью до одной десятимиллионной доли его длины. Поэтому если даже существенные изменения периода требуют миллионов лет, направление и скорость изменения этого периода могут быть определены довольно хорошо за два-три года наблюдений. Выяснилось, что вращение всех пульсаров систематически замедляется, хотя время от времени как бы толчками происходит ускорение периода, что лишь немного меняет темп замедления, если взять длительные сроки.

Наконец, имеются другие случаи, когда некоторая часть процесса эволюции сводится к простым механическим или статистико-механическим явлениям и поэтому может быть хорошо рассчитана без внесения каких-либо сомнительных гипотез. Так, вопрос об эволюции открытых звездных скоплений в значительной мере сводится к вопросу о взаимодейст­виях членов скопления во время их внутренних движений. Статистико-механические расчеты, а также вычисления на ЭВМ показывают, что тут эволюция всегда идет в направле­нии «испарения» звездного скопления, когда звезды посте­пенно уходят из скопления и входят в общее звездное поле Галактики.

Но кроме этих прямых или почти прямых данных о направлении эволюционных изменений и их скорости, с помощью наблюдений получают и другие, не менее ценные сведе­ния. Речь идет о тех случаях, когда мы застаем космические объекты на поворотных этапах развития, связанных с пере­ходом из одного состояния в другое, резко отличное от пер­вого. В частности, это те случаи, когда объект в наблюдае­мой форме только что образовался. Так, исследование пла­нетарных туманностей показало, что они не могут быть стационарными объектами. Наблюдения структуры спектральных линий у этих объектов подтвердили, что объекты рас­ширяются. Благодаря этому в грубых чертах была решена проблема происхождения планетарных туманностей. Установлено, что каждая такая туманность выбрасывается из ее центральной звезды, а затем, расширяясь, рассеивается в межзвездном пространстве за промежутки времени порядка 100 тысяч лет. Таким образом, планетарные туманности яви­лись первыми объектами звездного мира, происхождение которых установлено, хотя мы не знаем в точности, какие силы вызывают отделение массы туманности от центральной звезды.

Этот пример был интересен тем, что в отличие от схем развития, выдвигавшихся на основе упомянутых выше умозрительных представлений, мы встретили здесь не процесс сгущения диффузного вещества (туманности) в звезду, а наоборот, наглядный пример рождения диффузного образования (туманности) из звезды и его рассеяния в межзвездном про­странстве.

В течение последних десятилетий астрономия обогати­лась новыми наблюдательными данными, свидетельствующи­ми о процессах образования диффузных разреженных, обычно нестабильных объектов из более плотных агрегатов. И хотя значительная часть подобных открытий относится к процес­сам, протекающим внутри нашей Галактики, все же наиболее поразительными оказались данные, которые относятся к подобным явлениям, происходящим в масштабе целых галактик, т. е. к грандиозным процессам их превращений, особенно связанным с деятельностью ядер галактик.

Мы уже упоминали, в частности, о радиогалактиках — системах, дающих особо интенсивное радиоизлучение. Очень часто это интенсивное радиоизлучение исходит из двух дискретных облаков релятивистской плазмы, расположенных; более или менее симметрично по отношению к ядру данной галактики на некоторое расстоянии от него. Факты, относя­щиеся к радиогалактикам, не оставляют сомнения, что эти облака возникли из вещества, выброшенного из ядра в ре­зультате гигантского взрыва. Но каждая галактика пред­ставляет собой сложную систему, состоящую из целого ряда, подсистем, взаимно проникающих друг в друга и имеющих, как правило, общий центр в ядре галактики. Иначе говоря, каждая галактика является суперпозицией, наложением це­лого ряда подсистем, имеющих общий центр. Некоторые из этих подсистем состоят из звезд высокой светимости, дру­гие — из звезд-карликов, одни из них имеют форму спиралей, другие — диска, третьи — эллипсоида, а иногда и шара.

Чтобы не входить в специальные подробности, укажем здесь, что, например, каждую галактику можно (в известной степени условно) представить себе как наложение трех под­систем: подсистема звезд, подсистема классического меж­звездного газа, подсистема, состоящая из релятивистского газа, т. е. частиц высоких энергий. К последней подсистеме можно отнести и магнитное поле, в котором эти частицы движутся.

Сказанное нами выше означает, что третья из этих под­систем, состоящая из релятивистской плазмы, возникает у радиогалактик в результате выброса огромного количества вещества и энергии из ядра. Что касается второй подсистемы, то в ряде случаев мы имеем прямые доказательства выброса по крайней мере основной части классического межзвездного газа из ядра. Это касается галактики М82, галактик Сейферта, галактик типа NGC3561.

Однако не все газовые массы должны появиться в результате прямого выброса вещества из ядра. Ряд диффузных туманностей в нашей Галактике (туманность Ориона, туман­ность NGC 2244 — Розетка и др.) возник вместе со звездами звездных ассоциаций, расположенных в спиральных рукавах нашей Галактики, куда они входят. Поэтому вопрос о проис­хождении этих газовых масс неотделим от проблемы проис­хождения звезд и, в частности, проблемы механизма возник­новения звездных ассоциаций.

Независимо от того, возникает ли звездная ассоциация из плотного прототела или из большой диффузной газовой массы (назовем ее диффузным прототелом), в обоих случаях мы должны постулировать длительное или кратковременное существование прототел, за счет масс которых возникают звездные ассоциации и другие звездные группировки.

Встает вопрос: как появились эти массы в объеме Галактики? Можно ли допустить, как некоторые думают, что хотя масса подсистемы, состоящей из релятивистского газа (осо­бенно в тех случаях, когда эта масса велика), может выбрасываться из ядра и масса подсистемы, состоящей из клас­сического газа, по крайней мере частью выбрасывается из ядра, все же масса, из которой возникает звездное население данной галактики, появляется из какого-то другого источни­ка, например в результате сгущения протогалактического гипотетического облака?

Идея о таком двойственном происхождении массы, сосредоточенной в объемах галактик, чем-то напоминала бы теорию Тихо Браге о том, что часть планет обращается вокруг Солнца, а часть — вокруг Земли.

Тот факт, что спиральные рукава, в которых расположе­ны звездные ассоциации, во многих случаях непосредственно начинаются в ядре галактики, свидетельствует скорее в поль­зу ядерного происхождения масс, из которых формируются звездные ассоциации и звезды.

Добавим к этому, что энергия, освобождающаяся в результате мощных процессов, происходящих в ядрах галактик, сравнима с суммарной кинетической энергией всех звезд галактики, а иногда даже превосходит ее. Поэтому и в энергетическом отношении ядра галактик могут вполне обеспечить формирование всей галактики вокруг ядра.

Таким образом, мы приходим к представлениям, соглас­но которым галактика возникает в результате активности ее ядра. Это означает, что на первоначальном этапе эволюции ядра должны быть изолированными компактными объектами, без значительного звездного и небулярного населения вокруг них.

Наблюдаем ли мы такие изолированные ядра?

Естественно предположить, что открытые 10 лет назад квазизвездные объекты являются именно такими изолированными , предельно компактными объектами.

За истекшие 10 лет открыто также много метагалактических объектов промежуточного типа. Это компактные галактики, галактики с ультрафиолетовым избытком, что как будто подтверждает предположение о переходах квазизвездный объект — галактика. Однако вопрос о том, как именно совершается этот переход, пока еще труден, и здесь сущест­вуют разные точки зрения. В частности, не исключено, что каждый квазар, как это считает Б. А. Воронцов-Вельяминов, дает начало целому скоплению галактик.

Можно полагать, что окончательное решение будет в пользу представления о последовательной фрагментации,

при­ведшей к образованию сверхскоплений, скоплений галактик, а затем отдельных галактик. Однако не думаю, что оконча­тельная теория сведется только к этой картине. Подобно тому, как картина, предложенная Коперником, была уточне­на в работах Кеплера и круговые движения были заменены эллиптическими, так из упомянутых выше двух противоположных друг другу картин та, которая окажется правильной, должна будет пройти путь существенных уточнений и ново­введений. Это в свою очередь поможет найти более фунда­ментальные законы, лежащие в основе космогонических про­цессов.

Астрономия—древнейшая из наук. Несмотря на это, в течение последних 100 лет она переживает такой интенсив­ный процесс роста и обновления, период таких замечатель­ных открытий, что ей может позавидовать любая более мо­лодая дисциплина.

Если в течение тысячелетий астрономия занималась одними и теми же объектами — планетами, их спутниками, звездами, кометами и метеорами, а также системами этих объектов, то в последние два десятилетия открыты новые, существенно иные объекты: ядра галактик, квазары, пуль­сары, рентгеновские источники. Многие из этих объектов нестационарны. В их изучении все большую роль начинают играть методы внеатмосферной астрономии, применение спутников и космических станций. Астрономические исследования распространяются на все более широкие объемы Вселенной, а сами исследования приобретают все более глубокий харак­тер. Вскрываются все более глубокие тайны природы.

Бесстрашный польский ученый проложил путь, привед­ший к замечательным по своей плодотворности результатам. Человечество еще долго будет пользоваться плодами его безмерного труда. Поэтому сегодня, когда мы отмечаем

500-летие со дня рождения Коперника, мы видим в нем пример для каждого ученого. Мы указываем молодежи на это удивитель­ное сочетание трудового героизма, гениальной интуиции, научной добросовестности и бескорыстного служения обще­ству.

Всем этим Коперник особенно близок нам, гражданам нового общества, основанного на труде, на принципах науки и подлинного гуманизма. Его идеи освещают новые пути пролагаемые современным точным естествознанием.

Рейтинг публикации:

10

Комментарии (2) | Распечатать

Добавить новость в: